復合(he)材(cai)(cai)(cai)料拉(la)擠(ji)(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)(簡(jian)稱(cheng)“FRP拉(la)擠(ji)(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)”),是(shi)(shi)重要的(de)(de)高端裝備與戰略保障基礎材(cai)(cai)(cai)料,廣泛應用(yong)于(yu)新能(neng)(neng)(neng)源、基礎設施(shi)建設、交通運輸、化工(gong)環(huan)(huan)保、體育健康(kang)等(deng)行業(ye),具(ju)有(you)輕(qing)質、高強、耐(nai)腐蝕等(deng)優點,是(shi)(shi)結(jie)構輕(qing)量化的(de)(de)首(shou)選材(cai)(cai)(cai)料,也是(shi)(shi)極端服役環(huan)(huan)境中不可替代(dai)的(de)(de)關(guan)鍵材(cai)(cai)(cai)料。然而(er),FRP拉(la)擠(ji)(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)具(ju)有(you)各向(xiang)異性(xing)和非均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)特征,纖維(wei)和樹脂(zhi)在截(jie)(jie)面(mian)中的(de)(de)分布(bu)并不均(jun)勻(yun),加上微孔隙、微裂縫等(deng)初始缺陷(xian)(xian)的(de)(de)影響,會使截(jie)(jie)面(mian)中各部(bu)分材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)(neng)存(cun)在差異,特別是(shi)(shi)在轉角和交角處,其(qi)實(shi)際強度遠低于(yu)板件強度。因(yin)此(ci),現有(you)基于(yu)局(ju)部(bu)取樣(yang)的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)性(xing)測試(shi)結(jie)果很難準(zhun)確反映其(qi)整體截(jie)(jie)面(mian)的(de)(de)承載能(neng)(neng)(neng)力。針對此(ci)問題,清華(hua)大學(xue)馮鵬教授團(tuan)隊基于(yu)多年(nian)研究積累和工(gong)程實(shi)踐(jian)經驗(yan)(yan),提出了全(quan)截(jie)(jie)面(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)方法(fa),通過短試(shi)件全(quan)截(jie)(jie)面(mian)軸心受壓承載試(shi)驗(yan)(yan),用(yong)在合(he)理的(de)(de)破壞模式下獲得(de)的(de)(de)承載力評(ping)(ping)價FRP拉(la)擠(ji)(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)整體力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)(neng),并于(yu)2015年(nian)編制了GB/T 31539—2015《結(jie)構用(yong)纖維(wei)增強復合(he)材(cai)(cai)(cai)料拉(la)擠(ji)(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)》國家標(biao)準(zhun),其(qi)中首(shou)次采用(yong)了“全(quan)截(jie)(jie)面(mian)壓縮(suo)試(shi)驗(yan)(yan)”這(zhe)一原創方法(fa)評(ping)(ping)價FRP拉(la)擠(ji)(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)整體性(xing)能(neng)(neng)(neng),彌(mi)補(bu)了傳統局(ju)部(bu)取樣(yang)無法(fa)反映產品整體性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)技術缺陷(xian)(xian)。
經(jing)全(quan)(quan)(quan)國(guo)(guo)纖(xian)維增(zeng)強(qiang)塑料標準化(hua)技(ji)術委員(yuan)會(SAC/TC39)于2018年(nian)9月提議,由ISO/TC61/SC13國(guo)(guo)內對口(kou)單位南京玻璃纖(xian)維研究設計院報請中國(guo)(guo)建筑材(cai)(cai)(cai)料聯(lian)合(he)(he)會和國(guo)(guo)家標準化(hua)管理委員(yuan)會同意(yi),清華大(da)(da)學(xue)(xue)向國(guo)(guo)際標準化(hua)組(zu)織/增(zeng)強(qiang)纖(xian)維和復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料技(ji)術委員(yuan)會(ISO/TC61/SC13)正(zheng)式提出申請:建議將全(quan)(quan)(quan)截(jie)面壓縮試驗作為評價(jia)FRP拉擠(ji)(ji)型材(cai)(cai)(cai)整(zheng)體力學(xue)(xue)性能的(de)(de)(de)標準試驗方法(fa)予以(yi)立項。基于扎實(shi)的(de)(de)(de)研究數據和積極的(de)(de)(de)溝通宣傳,該提案(an)獲(huo)得了德國(guo)(guo)、法(fa)國(guo)(guo)、意(yi)大(da)(da)利、瑞士、捷克、韓國(guo)(guo)、日本(ben)、印度等(deng)國(guo)(guo)代表的(de)(de)(de)支持,投(tou)票通過由中國(guo)(guo)牽頭制定(ding)標準ISO 23930《纖(xian)維增(zeng)強(qiang)塑料復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料——拉擠(ji)(ji)型材(cai)(cai)(cai)全(quan)(quan)(quan)截(jie)面壓縮試驗方法(fa)》。此后,我(wo)國(guo)(guo)專家代表組(zu)織各國(guo)(guo)同行(xing)進行(xing)驗證,經(jing)過多輪討論修改,歷時4年(nian),終于完成(cheng)了該標準的(de)(de)(de)編制。2023年(nian)2月,國(guo)(guo)際標準化(hua)組(zu)織ISO正(zheng)式頒布了ISO 23930:2023 《纖(xian)維增(zeng)強(qiang)塑料復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料——拉擠(ji)(ji)型材(cai)(cai)(cai)全(quan)(quan)(quan)截(jie)面壓縮試驗方法(fa)》(英(ying)文(wen)名稱(cheng):Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這部標準由清華大(da)(da)學(xue)(xue)土(tu)木(mu)工程系馮鵬教授提案(an)并擔任項目負責人(Project Leader),是復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料技(ji)術領域首(shou)項由我(wo)國(guo)(guo)提案(an)并主導制訂的(de)(de)(de)國(guo)(guo)際標準項目。
我(wo)(wo)國(guo)是FRP拉(la)擠(ji)型材生產、出(chu)口和(he)使用的(de)大國(guo)。據中國(guo)復(fu)合(he)材料工(gong)業協會統計,2021年(nian)我(wo)(wo)國(guo)復(fu)合(he)材料拉(la)擠(ji)制品(pin)(pin)產量超過160萬(wan)噸,占全球總(zong)產量約60%;近(jin)兩年(nian),在新能源行業的(de)帶動(dong)下(xia),FRP拉(la)擠(ji)型材產能實現連續兩年(nian)翻番。這項(xiang)標準的(de)頒布(bu)為我(wo)(wo)國(guo)FRP拉(la)擠(ji)型材產品(pin)(pin)提升國(guo)際(ji)競爭力提供了(le)有力的(de)技(ji)術支撐,對我(wo)(wo)國(guo)在復(fu)合(he)材料技(ji)術領域的(de)發展具有重大意(yi)義。