1.研究的背景以及意义

新常态新活力，为我国游艇和旅游产业的发展提供了新的动力和契机。我国船艇制造业整体形势较好，且对于优势明显的复合材料的需求趋于强烈。在中国船艇行业正处在改革创新、转型发展的关键期。继国务院颁发《国民旅游休闲纲要( 2013-2020年)》和《国务院关于促进旅游业改革发展的若干意见》引领性文件后，2015年国务院办公厅出台了《关于进一一步促进旅游投资和消费的若干意见》，工信部等6部委又出台《关于促进旅游装备制造业发展的实施意见》等。新政的密集出台，鼓舞了全行业各单位，给船艇行业注入了新的活力。

随着复合材料设计和制造技术的迅速发展，复合材料的功能更强、造价更低，未来复台材料在军民用舰船中的应用将更加广泛。与此同时，随着国际社会对于节能环保的愈发重视，高性能复合材料作为船舶减重的最佳选择，必将更加受到国际海事界的青睐。

船舶“轻量化”的发展需求。长期以来，与日本、韩国建造的同吨位船舶相比，我国建造的船舶空船重量较大。造成这一现象的重要原因就是，日、韩在船舶上较多地应用了高性能复合材料，而我国这方面的应用相对较少。空船重量主要由船体结构重量、舾装产品重量、轮机电气设备重量构成。其中，船体结构和舾装产品是占比最大也是船舶轻量化可以取得重要突破的专业领域，同时又是复合材料可以大量使用的领域。

船舶上很多部件的制造，包括上层建筑、桅杆、螺旋桨和推进轴系等推进系统、烟囱、舰舱壁、甲板、舱门、设备底座、管道系统等都可以采用复合材料来替代传统的钢制材料，未来我国船舶工业造船完工量将保持在4200万载重吨，这将对复合材料形成刚性需求。

2. 国内外研究现状

通过文献调研可以发现，近年来国内外对船舶轻量化的研究已经得到开展，且不同文献的研究有着不同的侧重点。

实现船舶轻量化的方法主要分为两个方面，一方面是通过对船体结构的优化设计来减少空船重量,另一种是采用轻质高强度的新型材料来代替传统的船体材料。

在轻量化材料-复合材料泡沫夹层的连接上的研究：提出了一种由复合材料夹芯板和增强泡沫胶接而成的新型T型连接结构，解决了船舶复合材料上层建筑内部壁板之间的连接问题。基于复合材料结构的设计原理和力学特性,设计了T型连接结构的拉伸试验和压缩试验,研究其在不同载况下的极限承载和损伤模式,证明T型连接损伤模式复杂，抗拉能力弱，尤其面板与腹板连接区的胶层是承载薄弱环节;依据试验结果验证数值计算方法,并规划3条技术路径以研究T型连接的抗拉特性,应用数值方法提取对应技术路径的应力和位移特征量,分析T型连接面板与腹板连接区的胶层几何参数对抗拉强度和重量的响应规律, 获得连接区胶层几何夹角的建议取值为45°-60°，为复合材料船舶轻量化胶接结构的优化设计和实际应用提供了有益参考。

对船舶轻量化强度的分析：用理论研究、数值仿真和模型试验相结合的方法,对钢/聚氨酯/钢夹层板结构极限强度进行系统探究。在详细讨论钢/聚氨酯/钢夹层板典型失效模式的基础上，建立了在单向压缩载荷作用下钢/聚氨酯/钢夹层板的整体失稳、面板局部失稳和夹芯剪切失稳临界应力的计算方法;初步提出了钢夹层板与加筋板极限强度等效的计算方法和计算步骤，以加筋板(Smith1976)和箱形梁(Reckling1979)试验模型为参照，开展钢/聚氨酯/钢夹层板与加筋板结构极限强度的对比研究，初步建立钢夹层板与加筋板极限强度的等效计算方法，在保证钢夹层板的极限强度不低于加筋板极限强度的前提条件下，采用钢夹层板代替加筋板纵向结构件(平板和纵向加强筋)以减轻结构自重;在钢夹层板结构重量和加筋板结构重量基本相等的情况下，采用钢夹层板代替加筋板纵向结构件以提高结构的极限强度。