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近日，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO正式頒布了ISO 23930:2023 《纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料——拉擠型材全截面壓縮試驗(yàn)方法》（Fibre-reinforced plastic composites — Full-section compressive test for pultruded profiles），這部標(biāo)準(zhǔn)由清華大學(xué)土木工程系馮鵬教授提案并擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人（Project Leader），是復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域首項(xiàng)由我國(guó)提案并主導(dǎo)制訂的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。
復(fù)合材料拉擠型材（簡(jiǎn)稱(chēng)“FRP拉擠型材”），是重要的高端裝備與戰(zhàn)略保障基礎(chǔ)材料，廣泛應(yīng)用于新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通運(yùn)輸、化工環(huán)保、體育健康等行業(yè)，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是結(jié)構(gòu)輕量化的首選材料，也是極端服役環(huán)境中不可替代的關(guān)鍵材料。
我國(guó)是FRP拉擠型材生產(chǎn)、出口和使用的大國(guó)。據(jù)中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)復(fù)合材料拉擠制品產(chǎn)量超過(guò)160萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量約60%；近兩年，在新能源行業(yè)的帶動(dòng)下，F(xiàn)RP拉擠型材產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)兩年翻番。
FRP拉擠型材具有各向異性和非均勻性的特征，纖維和樹(shù)脂在截面中的分布并不均勻，加上微孔隙、微裂縫等初始缺陷的影響，會(huì)使截面中各部分材料的力學(xué)性能存在差異，特別是在轉(zhuǎn)角和交角處，其實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)低于板件強(qiáng)度。因此，現(xiàn)有基于局部取樣的材性測(cè)試結(jié)果很難準(zhǔn)確反映其整體截面的承載能力。
針對(duì)此問(wèn)題，馮鵬教授團(tuán)隊(duì)基于多年研究積累和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了全截面壓縮試驗(yàn)方法，通過(guò)短試件全截面軸心受壓承載試驗(yàn)，用在合理的破壞模式下獲得的承載力評(píng)價(jià)FRP拉擠型材的整體力學(xué)性能，并于2015年編制了GB/T 31539-2015《結(jié)構(gòu)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉擠型材》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中首次采用了“全截面壓縮試驗(yàn)”這一原創(chuàng)方法評(píng)價(jià)FRP拉擠型材的整體性能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)局部取樣無(wú)法反映產(chǎn)品整體性能的技術(shù)缺陷。
拉擠工藝示意圖
典型FRP拉擠型材產(chǎn)品
工程結(jié)構(gòu)中的FRP拉擠型材
2018年9月經(jīng)全國(guó)纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC39）提議，由ISO/TC61/SC13國(guó)內(nèi)對(duì)口單位南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院報(bào)請(qǐng)中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)同意，清華大學(xué)向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/增強(qiáng)纖維和復(fù)合材料技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC61/SC13）正式提出申請(qǐng)：建議將全截面壓縮試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)FRP拉擠型材整體力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法予以立項(xiàng)。
基于扎實(shí)的研究數(shù)據(jù)和積極的溝通宣傳，該提案獲得了德國(guó)、法國(guó)、意大利、瑞士、捷克、韓國(guó)、日本、印度等國(guó)代表的支持，投票通過(guò)由中國(guó)牽頭制定標(biāo)準(zhǔn)ISO 23930《纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料——拉擠型材全截面壓縮試驗(yàn)方法》。此后，我國(guó)專(zhuān)家代表組織各國(guó)同行進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)多輪討論修改，歷時(shí)4年，完成了該標(biāo)準(zhǔn)的編制，于2023年2月正式發(fā)布。
該標(biāo)準(zhǔn)采納了中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉擠型材》（GB/T 31539-2015）附錄B中的試驗(yàn)方法，并參照其編寫(xiě)，首次建立了評(píng)價(jià)FRP拉擠型材整體力學(xué)性能的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法，對(duì)規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)工程應(yīng)用具有重要意義，為我國(guó)FRP拉擠型材產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提升、搶占國(guó)際市場(chǎng)制高點(diǎn)、維護(hù)我國(guó)企業(yè)利益提供了有力的技術(shù)支撐。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也標(biāo)志著中國(guó)正成為該領(lǐng)域的引領(lǐng)者。
來(lái)源：清華大學(xué)土木工程系暨建設(shè)管理系