玻璃钢复合材料与金属的耐疲劳性能对比研究
渔船的安全保证来源于材料的性能，材料的破坏与失效，有各种形式，金属材料大致表现出断裂、磨损、腐蚀等。复合材料则也会出现如断裂、开裂、分层、腐蚀等破坏形式。但具体到失效模式，复合材料与金属材料相比，则表现出高度复杂的失效机制。
除了环境介质对材料所产生的化学作用（腐蚀）外，渔船在使用过程中，不可避免地要承受各种交变载荷的作用，如浪涌沉浮、波浪拍击、机器振动，这些都可能导致船体结构的破坏。因此，保证材料必要的疲劳强度，意义重大。而玻璃钢复合材料具有良好的抗疲劳性能。
疲劳破坏是材料在交变载荷作用下，由于微观裂缝的形成和扩展而造成的低应力破坏。
材料的疲劳强度低于其静强度。包括金属、塑料和复合材料在内几乎所有材料皆如此。
玻璃钢复合材料有多种疲劳损伤形式，如界面脱粘、分层、纤维断裂、空隙增长等，与金属材料相比，损伤形式更多。但经大量研究表面，两者的破损安全性，复合材料反而更好。
首先，我们来了解两种材料疲劳破坏的特性。金属材料在加工过程中，总会存在一些缺陷，如内部有杂质或空洞、表面有划痕。这些难以通过肉眼观察的缺陷通常仅有微米级。在使用过程中，受力并不是完全均匀的，应力传递过程中处于非平衡状态，某些区域还会成为应力集中点。当外力反复变化，拉力、压力转换，在承受外力的连续作用下，金属内部的外裂纹会逐渐变大，内部传递应力的部分会逐渐减少。当最终不能再继续传递应力时，缺陷处将很容易发生原子间的化学键断裂，进而导致结构开裂而发生断裂。
由于金属疲劳是较小的外力反复长期作用的结果，虽然经过疲劳裂纹的萌生、亚临界扩展、失稳扩展三个过程，但是由于断裂前无明显的塑性变形和其他明显征兆，所以断裂具有很强的突发性，往往事先无征兆，一旦出现裂纹，很快就断裂了。
对于玻璃钢复合材料，微观结构的不均匀性和各项异性使断裂过程非常复杂。微观断裂虽然最终也会导致破坏，但微观断裂结合在一起却同时能使断裂能提高，这一点与金属完全不同。当某一给定纤维上弱点处的局部应力水平达到其失效应力，纤维将发生断裂，所承载的载荷将会转移到相邻的基体中，在远离该纤维断点处的其他纤维仍将承担分配的全部载荷。临近断点的纤维上应力会发生扰动，但不会引起临近纤维到断裂的程度。复合材料中有大量增强纤维，每平方厘米上的纤维少则几根，多至上万根。从力学观点上看，是典型的静不定体系。局部单丝的破坏不会影响整个复合材料的承载能力，在短期内不至于使整个构件丧失承载能力而使得材料过载发生突然破坏，同时，由于破坏时，纤维的拔出将损耗大量的能量，进一步提高了材料的断裂韧性。
玻璃钢复合材料更多的是以多向层板形式使用，以适应结构中多向应力需要。由于层板里的各层的强度不同，在疲劳过程的早期开始出现横向裂纹损伤。随着循环次数的增加，裂纹的长度和数量也相应增加，即会出现如上所述的分层、界面脱胶、纤维断裂或屈曲等损伤形式。复合材料中疲劳损伤的另一特点是扩展较慢，这是因为增强物与基体的结合面的存在，可以有效地传递载荷，又能阻止裂纹的扩展。当裂纹扩展遇到增强相时，增强体将抑制裂纹的进一步扩展，或使裂纹扩展发生偏转，增加材料的断裂能，亦即提高了材料的断裂韧性。
通过了解复合材料与金属材料疲劳破坏的特点，可以看出复合材料在疲劳破坏中，具有较高的破损安全性，而金属材料的疲劳破坏具有突发性，不易提前发现和察觉，危害性更大。
更多的研究表明，复合材料的抗疲劳强度相比较好，一般金属材料的疲劳极限仅为其抗拉强度的40%~50%，而纤维不饱和聚酯树脂复合材料的疲劳强度可达其拉伸强度的70~80%。因此，这也是复合材料制品具有相对较长的使用寿命的原因之一。
玻璃钢复合材料的减振性能好也是其特点之一，这也与材料的安全使用息息相关。结构的固有振动频率与结构本身的质量、形状有关，并与材料的比模量的平方根成正比。复合材料的比模量较高，因此具有较高的固有振动频率。同时玻璃钢复合材料是由两项不同材质的材料复合而成，基体材料与增强材料固有振动频率不同，导致在基体和增强体的界面具有良好的吸振能力，阻尼特性好，即使结构中有振动产生，也会很快衰减。材料的固有振动频率高，就可以避免在工作状态下产生共振及由此引起的早期破坏。
耐低温性好，这是玻璃钢复合材料的另一大优势，即使在较低的温度，如﹣60℃，非但不存在"低温脆化"，强度反而可提高10％以上。
缺口韧性是造船钢材的一个极其重要的性能。大量造船实践资料表明，当材料带有缺口时，如果在温度低于"脆性破坏临界温度"条件下，即使应力低于屈服点，也会发生脆性破坏。而大多数复合材料层合板的疲劳实验数据表明，缺口所引起的疲劳强度降低是不明显的。缺口试件的良好抗疲劳性能主要是由于损伤降低了缺口尖端附近的应力集中。玻璃钢材料在这一点上优于钢材。（来源：“新型玻璃钢渔船”公众号，转载须经同意）
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