碳纖維復合材料自問世以來就一直在艦艇工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用,復合材料憑借其特有的優(yōu)異性能,如強度高。剛度大??稍O計性、抗疲勞性能好,也越來越多的應用在船舶工業(yè)。復合材料的使用使得桅桿本身大幅減重,這樣有利于桅桿的帆船重心的下降。因此高性能復合材料桅桿有著廣闊的應用前景和市場前景。
(圖示:碳纖維帆船桅桿)
以減輕結構重量為目標,使用碳纖維復合材料制備桅桿。碳纖維復合材料結構的剛度除取決于組成材料的材料性能外,還同其幾何形狀、鋪層狀況等因素有關,分析結構的
剛度是工程設計中的一項重要工作,許多細長結構也要通過控制剛度以防止發(fā)生振動、顫振或失穩(wěn)。
增強材料作為桅桿的主要承截結構材料,在材料選擇上應遵從以下三個原則:
1.從應力角度考慮,沿桅桿縱向應該有大比例的高強、高模纖維以提供足夠的剛度來抵抗彎曲變形。
2.從使用環(huán)境角度考慮,桅桿長期在海水、鹽霧環(huán)境中使用,因此必須具有良好的耐腐蝕性。
3.從最大減輕增強相重量角度考慮,增強相的密度是桅桿設計的一個重要約束條件。
綜合考慮材料性能和成本,碳纖維是制備帆船桅桿的理想選擇。
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