玻璃鋼實用技術(shù) 

一、        什么叫玻璃鋼？ 

玻璃鋼又稱玻璃纖維增強塑料，它是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈等）為增強材料，以合成樹脂為基體而制成的一種復(fù)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(xiàn)在它集中了合成樹脂和增強材料的優(yōu)點，具有強度高、比重小、耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性好、能透過電磁波、耐瞬時高溫?zé)g、易成塑以及材料和結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性等。

（一）輕質(zhì)高強

 玻璃鋼的比重為1.4－2.2，它具相當于普通鋼材的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(dǎo)彈、汽車、造船及高壓容器方面得到廣泛應(yīng)用，并取得了顯著的技術(shù)經(jīng)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(yīng)作船殼體，不同種類的玻璃鋼，對各類酸堿、鹽，有機溶劑及油類具有穩(wěn)定性，因此，廣泛地用于石油化工管道、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、不銹鋼、有色金屬等，可大大地延長使用壽命，降低工程造價，減少設(shè)備維修等，其有很高的技術(shù)經(jīng)濟效益。

（三）熱性能

 玻璃鋼在室溫條件下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.23~0.46瓦特/米³*K，相當于金屬材料 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(nèi)熱防護和耐燒蝕材料，廣泛用于火箭、導(dǎo)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(yōu)良的電絕緣性能，廣泛地應(yīng)用于制造儀表、電機及電器產(chǎn)品中的絕緣部件，能提高電器設(shè)備的可靠性和使用壽命。其另一特點是透波性能好，目前普遍用來制造飛機、艦艇、導(dǎo)彈及地面雷達站的雷達罩。

（五）材料性能的可設(shè)計性

 FRP性能的可設(shè)計性體現(xiàn)在兩個方面：1、是強度設(shè)計，2是功能設(shè)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復(fù)合材料，在設(shè)計產(chǎn)品時，還可以根據(jù)各部位的受力狀態(tài)，合理的分布增強材料，充分發(fā)揮其易成型的特點。玻璃鋼的功能可設(shè)計性、能適應(yīng)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(tài)所決定。玻璃鋼的產(chǎn)品設(shè)計，必須從材料選擇、結(jié)構(gòu)形式以及成型工藝等方面全面考慮，充分發(fā)揮其復(fù)合功能特點。

（六）工藝功能

 FRP的性能，可以在成型過程中復(fù)合，可以根據(jù)制品的尺寸、形狀、技術(shù)要求、數(shù)量等選擇適宜的成型工藝，FRP最適合整體成型，一次能成型形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，對于批量少的異型產(chǎn)品，經(jīng)濟效果更為顯著。

FRP的缺點：

主要表現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(nèi)長期使用，FRP的另一缺點是耐久性差，長期使用會產(chǎn)生老化。

FRP的基本性能

什么叫強度？什么叫剛度？

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(yīng)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(zhuǎn)強度、沖擊強度、剪切強度等。

FRP的強度極限，雖和傳統(tǒng)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(jù)不同的結(jié)構(gòu)材料、使用要求等情況，進行具體的分析。

風(fēng)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(jié)構(gòu)以簿壁結(jié)構(gòu)居多，往往在材料未發(fā)生破壞的情況下，結(jié)構(gòu)已經(jīng)變形過大，或失穩(wěn)，這都與剛度有直接關(guān)系，說明剛度不夠，這時就要通過改變結(jié)構(gòu)尺寸和形狀或增加材料的彈性模量來解決。

如何確定安全系數(shù)

安全系數(shù)＝

FRP結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全系數(shù)，由于目前沒有具體的規(guī)范，只能借鑒傳統(tǒng)材料的規(guī)范和經(jīng)驗。當按各向同性材料的計算公式和靜態(tài)特性考慮時，強度用的安全系數(shù)可參考下列數(shù)據(jù)。

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(huán)特征，頻率，振幅而異）

重復(fù)沖擊荷載：K＝10

腐蝕人質(zhì)：K＝10

由于FRP是復(fù)合材料，彈性模量較小，剛度的安全系數(shù)應(yīng)盡可能取小些以免構(gòu)件過于粗重，另外，設(shè)計中應(yīng)注意FRP性能的不均勻性，考慮材料、工藝等因素，一般安全系數(shù)取到3-5.

什么叫許用應(yīng)力？

許用應(yīng)力是強度極限除以安全系數(shù)所得的值。作用應(yīng)力如低于許用應(yīng)力，即使材料不確定性因素很多，也不應(yīng)引起破壞和變形等異?，F(xiàn)象，因此，通常把許用應(yīng)力等于作用應(yīng)力作為設(shè)計的條件。

一般情況下，作用在結(jié)構(gòu)上的外力不止一種，因此，在結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)在該狀態(tài)下都能滿足許用應(yīng)力的要求。

玻璃鋼的疲勞性能如何？

疲勞強度是指構(gòu)件在交變載荷的作用下，經(jīng)過無限次循環(huán)仍不致破壞的最大應(yīng)力。因受到的是交變載荷，所以疲勞強度屬于動態(tài)性能，玻璃鋼與其他材料一樣，動態(tài)性能和靜態(tài)性能有明顯的區(qū)別。

玻璃鋼在交變載荷的作用下，雖然承受的最大應(yīng)力遠遠低于材料的靜態(tài)強度極限，但仍會導(dǎo)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(yōu)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(guān)系。

（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(guān)，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

什么叫無機玻璃鋼？

無機玻璃鋼是以無機復(fù)合材料和玻璃纖維布復(fù)合而成的一種玻璃纖維增強氯鎂水泥復(fù)合材料。鎂質(zhì)復(fù)合材料是以菱苦土和氯化鎂溶液制成的水泥漿為基體。玻璃纖維為增強材料。經(jīng)一定工藝復(fù)合而制成的。

無機玻璃鋼有什么特性？

無機玻璃鋼產(chǎn)品具有輕質(zhì)、高強、不燃、無毒、抗老化、成本低廉、成型工藝簡單等優(yōu)良特性。從根本上解決了有機玻璃鋼易燃、鐵皮風(fēng)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。