復合材(cai)料(liao)拉(la)(la)擠型(xing)(xing)材(cai)(簡稱“FRP拉(la)(la)擠型(xing)(xing)材(cai)”),是(shi)重要(yao)的高端(duan)裝備(bei)與戰略保(bao)障基礎(chu)材(cai)料(liao),廣泛應用(yong)于(yu)新能源、基礎(chu)設施建設、交通運輸(shu)、化(hua)工環(huan)保(bao)、體(ti)(ti)育健康(kang)等(deng)行(xing)業,具(ju)有輕質、高強(qiang)、耐腐(fu)蝕等(deng)優點,是(shi)結構輕量化(hua)的首選材(cai)料(liao),也是(shi)極端(duan)服役環(huan)境(jing)中(zhong)不可替代的關鍵材(cai)料(liao)。然而,FRP拉(la)(la)擠型(xing)(xing)材(cai)具(ju)有各向異性和(he)(he)(he)非均勻性的特(te)征,纖(xian)維(wei)和(he)(he)(he)樹(shu)脂(zhi)在(zai)截(jie)面(mian)中(zhong)的分(fen)布(bu)并不均勻,加上微孔隙、微裂縫等(deng)初始缺陷(xian)的影(ying)響,會使截(jie)面(mian)中(zhong)各部分(fen)材(cai)料(liao)的力學性能存在(zai)差異,特(te)別是(shi)在(zai)轉角(jiao)和(he)(he)(he)交角(jiao)處,其(qi)實際強(qiang)度(du)遠低于(yu)板件強(qiang)度(du)。因此,現有基于(yu)局(ju)部取(qu)樣(yang)的材(cai)性測試結果很難(nan)準確反映其(qi)整體(ti)(ti)截(jie)面(mian)的承載能力。針對(dui)此問題,清華大學馮鵬教授(shou)團隊基于(yu)多(duo)年研(yan)究積累和(he)(he)(he)工程實踐經(jing)驗(yan)(yan),提出(chu)了全截(jie)面(mian)壓縮試驗(yan)(yan)方(fang)法(fa),通過(guo)短(duan)試件全截(jie)面(mian)軸心受壓承載試驗(yan)(yan),用(yong)在(zai)合理的破壞模式下獲得的承載力評(ping)價FRP拉(la)(la)擠型(xing)(xing)材(cai)的整體(ti)(ti)力學性能,并于(yu)2015年編制了GB/T 31539—2015《結構用(yong)纖(xian)維(wei)增強(qiang)復合材(cai)料(liao)拉(la)(la)擠型(xing)(xing)材(cai)》國家標準,其(qi)中(zhong)首次采用(yong)了“全截(jie)面(mian)壓縮試驗(yan)(yan)”這一原創方(fang)法(fa)評(ping)價FRP拉(la)(la)擠型(xing)(xing)材(cai)的整體(ti)(ti)性能,彌補了傳統(tong)局(ju)部取(qu)樣(yang)無法(fa)反映產品整體(ti)(ti)性能的技術缺陷(xian)。
經全(quan)(quan)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)纖(xian)維增(zeng)強(qiang)塑料(liao)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化(hua)技(ji)(ji)術(shu)委(wei)(wei)員(yuan)(yuan)(yuan)會(hui)(hui)(SAC/TC39)于2018年(nian)9月提(ti)(ti)議,由(you)ISO/TC61/SC13國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內對口單位南(nan)京玻璃纖(xian)維研(yan)究設計院報請(qing)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)建筑材(cai)(cai)料(liao)聯合(he)會(hui)(hui)和(he)(he)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化(hua)管理委(wei)(wei)員(yuan)(yuan)(yuan)會(hui)(hui)同(tong)意,清華大(da)學向國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化(hua)組(zu)織/增(zeng)強(qiang)纖(xian)維和(he)(he)復(fu)(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)技(ji)(ji)術(shu)委(wei)(wei)員(yuan)(yuan)(yuan)會(hui)(hui)(ISO/TC61/SC13)正式提(ti)(ti)出申請(qing):建議將全(quan)(quan)截面壓(ya)縮試(shi)驗(yan)作為評價FRP拉擠型(xing)材(cai)(cai)整體(ti)力學性(xing)能(neng)的(de)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)試(shi)驗(yan)方(fang)法予以立項。基于扎實的(de)研(yan)究數據和(he)(he)積極(ji)的(de)溝通宣(xuan)傳,該提(ti)(ti)案(an)獲得了德國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、法國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、意大(da)利、瑞士、捷克、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、印度等國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)代表的(de)支持,投票通過由(you)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)牽頭制定(ding)標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)ISO 23930《纖(xian)維增(zeng)強(qiang)塑料(liao)復(fu)(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)——拉擠型(xing)材(cai)(cai)全(quan)(quan)截面壓(ya)縮試(shi)驗(yan)方(fang)法》。此后,我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)專家代表組(zu)織各國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)同(tong)行進行驗(yan)證,經過多輪討論修改,歷時4年(nian),終于完成了該標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)的(de)編制。2023年(nian)2月,國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)化(hua)組(zu)織ISO正式頒(ban)布(bu)了ISO 23930:2023 《纖(xian)維增(zeng)強(qiang)塑料(liao)復(fu)(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)——拉擠型(xing)材(cai)(cai)全(quan)(quan)截面壓(ya)縮試(shi)驗(yan)方(fang)法》(英文(wen)名稱:Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這部標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)由(you)清華大(da)學土木(mu)工程系馮鵬教授提(ti)(ti)案(an)并擔任項目負(fu)責人(Project Leader),是復(fu)(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)技(ji)(ji)術(shu)領域首項由(you)我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)提(ti)(ti)案(an)并主(zhu)導(dao)制訂的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)項目。
我(wo)國是FRP拉擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)生產(chan)、出口和使用(yong)的(de)大國。據(ju)中國復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)工業(ye)協會統計,2021年我(wo)國復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)拉擠(ji)(ji)制品(pin)(pin)產(chan)量超(chao)過160萬噸(dun),占全球總產(chan)量約(yue)60%;近(jin)兩(liang)年,在新能源行業(ye)的(de)帶動下,FRP拉擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)產(chan)能實現連續兩(liang)年翻番。這項標準的(de)頒布(bu)為我(wo)國FRP拉擠(ji)(ji)型(xing)材(cai)(cai)產(chan)品(pin)(pin)提升(sheng)國際競爭(zheng)力提供(gong)了有力的(de)技(ji)術支撐,對(dui)我(wo)國在復(fu)合(he)材(cai)(cai)料(liao)技(ji)術領域(yu)的(de)發展具(ju)有重大意(yi)義。