简介:关于复合材料海洋工程方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关复合材料海洋工程论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
北京航空航天大学
海洋工程是指以开发、利用、保护海洋资源为目的,并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程.而复合材料( C o m p o s i t ematerials),是由2种或2种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法在宏观上组成具有新性能的材料.各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求[1].复合材料作为新型功能结构材料,在海洋环境中可表现出优异的性能.因此,海洋工程中使用的复合材料,如海军军舰、潜水器、海底油田、海缆、管道系统、浮岛建设、潮汐发电等方面具有独特优势.
复合材料与工程:出击海洋工程 淘金股 110331
一、复合材料在海洋工程上的应用
1. 复合材料在海洋工程上的发展历程先进树脂基复合材料具有以下特点：①复合材料没有磁性,是建造扫雷艇、猎雷艇的最佳结构功能材料；②介电性和微波穿透性好,这一特征使得复合材料非常适用于军用舰艇；③复合材料具有耐腐蚀性,抗海生物附着；④能吸收高能量,冲击韧性好.
正是由于复合材料的这些独特优势,在20世纪40年代中期,美国海军首次将复合材料用于船舶建造.我国的复合材料起始于1958年,首先用于军工制品,而后逐渐扩展到民用.在国家改革开放政策的指导下,我国复合材料工业的发展速度远远高于世界经济的增长速度,2009年产量达323万t,已先后超过德国、日本而居世界第2位,并接近居世界首位的美国水平,但是在先进复合材料设计及应用领域,我国仍然处于落后地位.
2. 我国复合材料在船艇制造领域的成就及发展特点
（1）我国复合材料在船舰艇制造领域的成就
历经50多年的发展,我国已建造了100多种型号的复合材料舰艇,目前有专业生产厂家370多个,约500多家复合材料船艇用材料及配套产品生产企业.产品有渔船、游艇、帆船、赛艇、巡逻艇、渔政船、救生艇、缉私快艇、冲锋舟等上百个品种,年产量达到上万艘.表1中列出了我国纤维增强复合材料在舰船领域的典型应用情况.
（2）我国复合材料在船舰艇制造领域的发展特点
①军用舰船有一定发展,但远未达到需求
虽然我国军用舰船复合材料近期取得了较好发展,完善了材料与成型技术的研究,基本处于规模应用的临界点,但是水面复合材料缺乏长期可靠的适用复合材料与基础原材料,更缺乏长期性能考核,尚不能支撑复合材料的规模应用.
②民船发展不均衡
民用船只发展不平衡主要表现为：游艇行业发展迅速,而复合材料渔船发展缓慢,呈无序发展状态.我国内地游艇市场2010年的营业收入已经达到了34亿美元.船艇出口到欧美和非洲等100多个国家和地区,出口金额已超过2亿多美元.但是国内复合材料渔船发展速度极慢,虽然我国渔船数量位居世界第1,但也是世界渔船装备最为落后的国家之一,玻璃钢渔船建造领域缺乏规模性的生产企业.截至2010年末,我国约有54万艘木质机动渔船,占机动渔船总数的85%.
3. 复合材料在海洋油气开发上的应用
（1）复合材料管道设备
玻璃纤维增强复合材料( G F R P )用来制造海水管道、防火防水管道、其他低压管道以及储藏槽、格栅框架等具有其独特的优势.图1展示的是总部位于阿联酋迪拜的F P I公司生产的浮力石油管道,由聚氨酯泡沫包裹纤维增强复合材料制作而成,已应用于石油工业.其优点是论文范文低且耐海水腐蚀.随着海洋石油开发技术的飞速发展,对海洋石油管道需求大大增加.有杆泵抽油是目前常用的机械采油技术,抽油杆是主要部件之一[5].目前,绝大多数抽油杆是钢制件,笨重、磨损和腐蚀使其应用受到一定限制,取而代之的是碳纤维增强复合材料(CFRP)抽油杆[6].美国于20世纪90年代,成功研制了碳纤维增强复合材料柔韧性抽油杆[7].图2为F P I公司生产的高强纤维管抽油管道.
（2）深海复合材料系泊系统对于深海油田,将平台锚固到海底用的缆绳和连接油井口到平台的管材是系泊系统的重要组成部分.如果用钢材制造,质量大,需用大平台的漂浮尺寸,必将增大投资.使用碳纤维增强复合材料制造系泊缆绳,自身减重效果十分显著.国外开发的碳纤维复合材料缆绳可卷绕到直径为4.4m的芯轴上,运输和作业非常方便,见图3.
（3）海洋平台复合材料
先进复合材料用在沿海油田的钻井平台上,如：井管、管材、储藏罐和甲板、连接管、平台的二次结构材料(护栏、扶手、通道、竖井)、以及浮力组件等部位.C F R P在近海油田领域中的应用主要包括张力腿平台钻探装置和漂浮生产系统等.具体的应用构件包括生产井管、挠性管、连接管、二次结构件(格栅框架、扶梯、辅助平台、电缆托盘、电缆桥架)等.
（4）我国复合材料在海洋油气开发方面的成就及发展特点
复合材料在海洋石油工业的应用主要集中在抽油杆及配套系统,复合材料管道系统和复合材料系泊体统3个方面.国内自1999年开始研制碳纤维复合材料连续抽油杆,从2000年7月开始油井矿场试验,碳纤维抽油杆及其配套技术已在胜利油田、中原油田、大港油田、大庆油田等累计推广应用200口井,最长的应用时间为3年.目前国内已有3家生产C F R P抽油杆的企业,共有12条生产线.有的企业正在研制CFRP抽油杆,并积极准备建设.我国在海洋石油工业方面应用复合材料起步较晚,尚处于初级阶段,在技术水平和数据积累方面较之发达国家有着较大的差距.
二、我国海洋工程复合材料发展面临的问题分析
1. 我国海洋工程复合材料与发达国家的差距分析
我国海洋工程复合材料与发达国家之间的差距具体表现在以下几个方面：
（1）基础技术的差距
基础技术的差距主要表现在结构设计能力和材料体系供应体系方面.复合材料的结构设计方法没有完全建立,缺乏相应的设计规则和设计手段.高性能原材料方面则进口依赖性较强,而且长期海洋环境性能数据积累不足,影响应用.
（2）工程应用的差距
工程应用的差距主要表现在大型结构的低成本制造技术方面.国内在规模化建造、无模块成型技术、大尺寸大厚度精确制造技术方面与发达国家存在较大差距,结构阻燃防火工程评价方面也缺少评价方法.在复合材料无损检测方面,缺乏适合船舶复合材料使用的大型、大厚度复杂结构的无损检测设备和评价方法.
（3）规范标准的差距
我国目前在海洋工程复合材料方面的技术规范、检验标准十分匮乏,这也严重制约了我国海洋工程用复合材料的发展速度.
2. 我国复合材料在海洋石油工业应用问题分析
复合材料抽油杆及配套系统还存在着很多缺陷,不够完善,不能满足开采需求,全面推广应用与开发出具有良好性价比的碳纤维复合材料抽油杆已经成了科研工作者亟待解决的问题.
纤维增强复合材料管材在海上应用时不但需要承受拉伸、压缩应力、高低温变化、硫化氢（H2S）、二氧化碳（C O2）等介质作用及海水的严重侵蚀,还要具有高度可靠的防火安全性.我国在这方面的研究工作深入程度仍然不够,这在一定程度上限制了它的使用.
碳纤维复合材料系泊系统,在海上应用的时间较短,它的材料组成可靠性及产品结构可靠性都有待于验证.特别是它在海上应用的安装与施工技术的缺乏,限制了相关材料的使用.
3. 我国复合材料在船艇工业的应用问题分析
我国船艇复合材料面向产业的集成技术创新发展不足,新产品与新技术开发力度不够.产品以中低档制品居多,劳动密集型为主,增强材料以玻璃纤维为主.原辅材料系列化不足,部分高端品种仍较欠缺,突出的是高性能碳纤维及芳纶纤维.先进装备与自动化技术与国外的差距较大,先进装备的开发能力较弱.行业规范、标准化工作有待提高,复合材料设计技术水平存在很大差距.
三、海洋工程复合材料的发展方向及建议
1. 我国海洋工程用复合材料的发展方向
（1）向低成本化方向发展
海洋工程复合材料在国内有技术基础和市场有需求,发展已是指日可待.但是海洋工程复合材料的大尺寸、质量大的特点又决定了其材料体系的论文范文成本不能太高.目前复合材料在海洋工程的应用成本也是需要亟待解决的问题,特别是民用船舶,成本控制至关重要.
（2）向大型化、结构/ 功能一体化的方向发展
为更好开发我国东、南部的中、远海域,各类船舶都有大型化的发展需求,船舶功能也需要提升,单一层合板结构已难以满足建造需求,未来船舶结构需要采用兼具结构安全性和一定的减震降噪等功能的夹芯或加筋结构,即向结构、阻尼、隔声或吸声等一体化发展.
（3）向具有长期安全可靠性的方向发展
海洋工程材料的服役环境恶劣,材料使用的安全可靠性至关重要.船舶的中修期、大修期都有一定的年限要求,船舶部件服役年限也有要求,有些部件甚至要求整个服役期间都不可更换.目前,国外正在开展船舶复合材料的长期性能研究,如通过预埋传感元件对复合材料性能实时监测,通过高效连接技术研究如何提高复合材料之间及复合材料与主船体间的连接可靠性等.
2. 对我国复合材料在海洋工程方向的发展建议
我国海洋工程用复合材料技术近年来发展迅速,但在低成本原材料与制造技术,建造标准与设计规范、长期性能及结构安全性考核方面尚不能支撑这一巨大的潜在需求.
基于以上原因,建议从国家或行业层面出台系列计划或出台专项计划及规范,推进复合材料应用.同时,在海洋工程应用领域需处理好以下几个热点问题：①海洋工程复合材料创新.包括新技术新工艺,并结合海洋环境的特殊应用需求.②发展高性能纤维.目前的实际应用中需进口国外纤维产品.③注重海洋复合材料综合处理与再生,降低使用成本.提高纤维增强复合材料管材的阻燃性能.
四、结语
海洋工程的快速发展是实现中国梦之海洋强国梦的一部分,新世纪以来,我国海洋工程装备制造业发展取得了长足进步,特别是海洋油气开发装备具备了较好的发展基础,但是也应该看到,我国海洋工程用先进树脂基复合材料与发达国家相比还有一定的差距,且某些领域差距十分明显.发展海洋工程需要材料先行,先进树脂基复合材料以其独特的优势已成为深海石油开采必不可少的材料.海洋工程材料研究工作任重道远,我们要把握目前的良好机遇,力争实现和圆满完成《海洋工程装备制造业中长期发展规划（2011-2020）》中的任务要求.
参考文献
[1] 师昌绪.材料大辞典[M].北京：航空工业出版社,1994.
[2] 曹明法,陈军.玻璃钢猎扫雷艇立体舱段试验模型的论证与设计[J].船舶,1994,(1):21-26.
[3] 王子清.39米玻璃钢试验艇体结构设计[J].船舶工程,1991,(6):23-27.
[4] 张崇杰.我国首对33m大型FRP渔船在威海下水[J].玻璃钢,1999,(3):27.
[5] 张国腾,陈蔚岗,唐桂云.复合材料轻量化技术在舰船制造领域的应用[J].纤维复合材料,2010,3(1):31-35.
[6] 孙微,贺福. 碳纤维复合材料在海底油田领域中的应用[J].高科技纤维与应用,2009,34(2): 35-41.
[7] Hensley H N,Lea J F.Ribbon Rod Development for Beam Pumping Applications[J].Southwestern Petroleum Short Course,1994:44-55.
总结：该文是关于复合材料海洋工程论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
复合材料与工程引用文献:
[1] 船舶海洋工程类论文选题 船舶海洋工程论文标题怎样定
[2] 船舶与海洋工程论文选题推荐 船舶与海洋工程论文题目选什么比较好
[3] 关于船舶与海洋工程专业的论文选题 船舶与海洋工程专业论文题目选什么比较好
