玻璃鋼實用技術

2011-3-30 6:25:42 出處：河北恆力空調工程有限公司

玻璃鋼實用技術

一、 什麼叫玻璃鋼？

玻璃鋼又稱玻璃纖維增強塑料，它是以玻璃纖維及其製品（玻璃布、帶、氈等）為增強材料，以合成樹脂為基體而製成的一種複合材料。

二、玻璃鋼的基本特性有哪些？

玻璃鋼的特性，主要表現在它集中了合成樹脂和增強材料的優點，具有強度高、比重小、耐化學腐蝕、電絕緣性好、能透過電磁波、耐瞬時高溫燒蝕、易成塑以及材料和結構的可設計性等。

（一）輕質高強

玻璃鋼的比重為1.4－2.2，它具相當於普通鋼材的1/4~1/5，鋁合金的1/2~2/3.而其機械強度卻能達到普通碳鋼的水平。因此，在飛機、火箭、導彈、汽車、造船及高壓容器方面得到廣泛應用，並取得了顯著的技術經濟效果。

（二）耐腐蝕性

FRP是一種良好的耐腐蝕材料，它能耐海水和微生物的作用，適應作船殼體，不同種類的玻璃鋼，對各類酸鹼、鹽，有機溶劑及油類具有穩定性，因此，廣泛地用於石油化工管道、貯槽、壓力容器、泵、閥及有色冶金等防腐工程，玻璃鋼在防腐工程中可代替木材、鋼、不鏽鋼、有色金屬等，可大大地延長使用壽命，降低工程造價，減少設備維修等，其有很高的技術經濟效益。

（三）熱性能

玻璃鋼在室溫條件下的導熱係數為0.23~0.46瓦特/米³*K，相當於金屬材料 的1/100~1/1000.玻璃鋼在高溫下能吸收大量瞬間高溫。它可以作內熱防護和耐燒蝕材料，廣泛用於火箭、導彈、宇航等方面，承受2000^OC以上的高速氣流的沖刷作用。

（四）電性能

玻璃鋼具有優良的電絕緣性能，廣泛地應用於製造儀錶、電機及電器產品中的絕緣部件，能提高電器設備的可靠性和使用壽命。其另一特點是透波性能好，目前普遍用來製造飛機、艦艇、導彈及地面雷達站的雷達罩。

（五）材料性能的可設計性

FRP性能的可設計性體現在兩個方面：1、是強度設計，2是功能設計。

例如，選擇不同的樹脂、纖維及不同含量比例，可以得到不同強度的複合材料，在設計產品時，還可以根據各部位的受力狀態，合理的分布增強材料，充分發揮其易成型的特點。玻璃鋼的功能可設計性、能適應多種用途的要求。FRP的性能由其組成中的纖維含量、分布及性能、樹脂的性能、含量，以及兩者之間的界面粘接狀態所決定。玻璃鋼的產品設計，必須從材料選擇、結構形式以及成型工藝等方面全面考慮，充分發揮其複合功能特點。

（六）工藝功能

FRP的性能，可以在成型過程中複合，可以根據製品的尺寸、形狀、技術要求、數量等選擇適宜的成型工藝，FRP最適合整體成型，一次能成型形狀複雜的產品，對於批量少的異型產品，經濟效果更為顯著。

FRP的缺點：

主要表現在彈性模量低，比鋼材小10倍，但比木材大2倍，這會造成玻璃鋼結構變形過大，玻璃鋼的耐熱性較差，通常玻璃鋼的使用溫度為50^OC，耐熱型FRP使用溫度也只能在200~300^OC內長期使用，FRP的另一缺點是耐久性差，長期使用會產生老化。

FRP的基本性能

什麼叫強度？什麼叫剛度？

強度是批材料在外力作用下抵抗破壞的能力。當材料受力破壞時，這時的最大應力值為強度極限。強度可以分為拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度、扭轉強度、衝擊強度、剪切強度等。

FRP的強度極限，雖和傳統材料一樣，以破壞強度為主，但它的破壞又很難下確切的定義。要根據不同的結構材料、使用要求等情況，進行具體的分析。

風度是材料抵抗變形的能力，如果同樣大小的力，剛度大，則變形小，反之，剛度小，則變形大。

FRP的結構以簿壁結構居多，往往在材料未發生破壞的情況下，結構已經變形過大，或失穩，這都與剛度有直接關係，說明剛度不夠，這時就要通過改變結構尺寸和形狀或增加材料的彈性模量來解決。

如何確定安全係數

安全係數＝

FRP結構設計的安全係數，由於目前沒有具體的規範，只能借鑒傳統材料的規範和經驗。當按各向同性材料的計算公式和靜態特性考慮時，強度用的安全係數可參考下列數據。

正常情況：K＝2

短期靜荷：K＝2-3

長期靜荷：K＝4

交變荷載：K＝4-6（隨循環特徵，頻率，振幅而異）

重複衝擊荷載：K＝10

腐蝕人質：K＝10

由於FRP是複合材料，彈性模量較小，剛度的安全係數應儘可能取小些以免構件過於粗重，另外，設計中應注意FRP性能的不均勻性，考慮材料、工藝等因素，一般安全係數取到3-5.

什麼叫許用應力？

許用應力是強度極限除以安全係數所得的值。作用應力如低於許用應力，即使材料不確定性因素很多，也不應引起破壞和變形等異常現象，因此，通常把許用應力等於作用應力作為設計的條件。

一般情況下，作用在結構上的外力不止一種，因此，在結構計算時，需要將所有力進行疊加。即使一種作用力，也存在不同的破壞可能性。如壓應力可能造成壓縮破壞，也可能造成彎曲破壞。因此，必須進行全面的分析，使結構在該狀態下都能滿足許用應力的要求。

玻璃鋼的疲勞性能如何？

疲勞強度是指構件在交變載荷的作用下，經過無限次循環仍不致破壞的最大應力。因受到的是交變載荷，所以疲勞強度屬於動態性能，玻璃鋼與其他材料一樣，動態性能和靜態性能有明顯的區別。

玻璃鋼在交變載荷的作用下，雖然承受的最大應力遠遠低於材料的靜態強度極限，但仍會導致材料的破壞，即疲勞破壞。一般地，玻璃鋼的疲勞破壞過程長，裂紋展開的速度比較慢，這是玻璃鋼的優越性，下面列出幾種玻璃鋼的疲勞強度。

另外，玻璃鋼的疲勞強度和玻璃纖維布的最佳含量有如下的關係。

（1） 無捻粗紗布的玻璃鋼反中玻璃纖維布的最佳含量約為35%。

（2） 緞紋布的玻璃鋼中玻璃纖維的最佳含量約為50%疲勞強度還與工作溫度有關，它隨著溫度的升高而降低。溫度越低，疲勞性能越好。

無機玻璃鋼知識

什麼叫無機玻璃鋼？

無機玻璃鋼是以無機複合材料和玻璃纖維布複合而成的一種玻璃纖維增強氯鎂水泥複合材料。鎂質複合材料是以菱苦土和氯化鎂溶液製成的水泥漿為基體。玻璃纖維為增強材料。經一定工藝複合而製成的。

無機玻璃鋼有什麼特性？

無機玻璃鋼產品具有輕質、高強、不燃、無毒、抗老化、成本低廉、成型工藝簡單等優良特性。從根本上解決了有機玻璃鋼易燃、鐵皮風道易腐蝕，使用壽命短的難題，為安全防火，提供了理想的新材料。