復合(he)材(cai)(cai)料(liao)拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)(簡稱“FRP拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)”),是(shi)重要的(de)(de)(de)高端裝備與戰略(lve)保(bao)障基礎材(cai)(cai)料(liao),廣(guang)泛應用于新能(neng)源、基礎設施建設、交通(tong)運輸、化工環保(bao)、體育健康等行業,具有(you)(you)輕(qing)質、高強(qiang)(qiang)、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)等優點,是(shi)結(jie)構(gou)輕(qing)量(liang)化的(de)(de)(de)首(shou)選(xuan)材(cai)(cai)料(liao),也是(shi)極(ji)端服役環境(jing)中(zhong)不可(ke)替代(dai)的(de)(de)(de)關鍵材(cai)(cai)料(liao)。然而(er),FRP拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)具有(you)(you)各(ge)向異性(xing)和(he)非均(jun)(jun)勻性(xing)的(de)(de)(de)特征,纖(xian)(xian)維和(he)樹脂在截(jie)(jie)面(mian)中(zhong)的(de)(de)(de)分布并(bing)不均(jun)(jun)勻,加上微孔隙、微裂縫等初始缺陷(xian)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),會(hui)使截(jie)(jie)面(mian)中(zhong)各(ge)部分材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)存在差異,特別(bie)是(shi)在轉角和(he)交角處,其實際強(qiang)(qiang)度遠低(di)于板件強(qiang)(qiang)度。因(yin)此(ci)(ci),現有(you)(you)基于局部取樣(yang)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)性(xing)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)很難準確反(fan)映其整(zheng)(zheng)體截(jie)(jie)面(mian)的(de)(de)(de)承(cheng)(cheng)載(zai)能(neng)力。針對此(ci)(ci)問題,清(qing)華大學馮鵬教授團(tuan)隊基于多年研究積累和(he)工程(cheng)實踐(jian)經驗(yan),提出了(le)全截(jie)(jie)面(mian)壓縮試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)(fa),通(tong)過短試(shi)件全截(jie)(jie)面(mian)軸心受壓承(cheng)(cheng)載(zai)試(shi)驗(yan),用在合(he)理的(de)(de)(de)破壞模式下獲(huo)得的(de)(de)(de)承(cheng)(cheng)載(zai)力評價(jia)(jia)FRP拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)體力學性(xing)能(neng),并(bing)于2015年編制了(le)GB/T 31539—2015《結(jie)構(gou)用纖(xian)(xian)維增強(qiang)(qiang)復合(he)材(cai)(cai)料(liao)拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)》國家(jia)標準,其中(zhong)首(shou)次采(cai)用了(le)“全截(jie)(jie)面(mian)壓縮試(shi)驗(yan)”這一原創方(fang)法(fa)(fa)評價(jia)(jia)FRP拉(la)擠型(xing)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)體性(xing)能(neng),彌補了(le)傳統局部取樣(yang)無法(fa)(fa)反(fan)映產品(pin)整(zheng)(zheng)體性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)技術(shu)缺陷(xian)。
經全國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)纖(xian)(xian)維(wei)增強(qiang)塑料標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化技術(shu)(shu)委員(yuan)會(SAC/TC39)于(yu)2018年9月(yue)提(ti)議,由ISO/TC61/SC13國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內對口單位南(nan)京玻璃(li)纖(xian)(xian)維(wei)研究設計院報請中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)建筑材(cai)(cai)(cai)料聯合(he)(he)會和國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化管理(li)委員(yuan)會同(tong)意,清(qing)華大學向國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化組織(zhi)/增強(qiang)纖(xian)(xian)維(wei)和復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料技術(shu)(shu)委員(yuan)會(ISO/TC61/SC13)正式提(ti)出(chu)申請:建議將全截面(mian)壓縮試驗(yan)作為評價(jia)FRP拉(la)(la)擠型材(cai)(cai)(cai)整體(ti)力學性能的(de)標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)試驗(yan)方法(fa)予以立(li)項(xiang)。基于(yu)扎實的(de)研究數據和積極的(de)溝通(tong)宣(xuan)傳,該(gai)(gai)提(ti)案(an)獲得了(le)德(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、法(fa)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、意大利、瑞(rui)士、捷克、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、印度等(deng)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)代表的(de)支持,投票通(tong)過由中國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)牽(qian)頭制(zhi)定標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)ISO 23930《纖(xian)(xian)維(wei)增強(qiang)塑料復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料——拉(la)(la)擠型材(cai)(cai)(cai)全截面(mian)壓縮試驗(yan)方法(fa)》。此后(hou),我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)專(zhuan)家(jia)代表組織(zhi)各國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)同(tong)行進行驗(yan)證(zheng),經過多(duo)輪(lun)討(tao)論修改,歷時4年,終于(yu)完成了(le)該(gai)(gai)標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)的(de)編制(zhi)。2023年2月(yue),國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)化組織(zhi)ISO正式頒布(bu)了(le)ISO 23930:2023 《纖(xian)(xian)維(wei)增強(qiang)塑料復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料——拉(la)(la)擠型材(cai)(cai)(cai)全截面(mian)壓縮試驗(yan)方法(fa)》(英文名(ming)稱:Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles)。這(zhe)部(bu)標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)由清(qing)華大學土(tu)木工程系馮(feng)鵬教授提(ti)案(an)并(bing)擔任項(xiang)目負(fu)責人(Project Leader),是(shi)復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料技術(shu)(shu)領(ling)域首項(xiang)由我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)提(ti)案(an)并(bing)主導制(zhi)訂(ding)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際(ji)標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)項(xiang)目。
我國(guo)(guo)是FRP拉(la)(la)擠(ji)型材生產(chan)(chan)、出口(kou)和使用的(de)大國(guo)(guo)。據中國(guo)(guo)復合材料(liao)(liao)工業協會(hui)統(tong)計,2021年我國(guo)(guo)復合材料(liao)(liao)拉(la)(la)擠(ji)制(zhi)品產(chan)(chan)量超過160萬噸,占(zhan)全(quan)球總(zong)產(chan)(chan)量約60%;近兩年,在新能源行業的(de)帶(dai)動下(xia),FRP拉(la)(la)擠(ji)型材產(chan)(chan)能實現連續(xu)兩年翻(fan)番。這項標準的(de)頒布(bu)為(wei)我國(guo)(guo)FRP拉(la)(la)擠(ji)型材產(chan)(chan)品提升國(guo)(guo)際競(jing)爭(zheng)力提供了有力的(de)技術(shu)支撐,對(dui)我國(guo)(guo)在復合材料(liao)(liao)技術(shu)領(ling)域的(de)發展具有重大意義。