《复合材料力学》试题

复合材料试题参考答案及评分标准请将所有答案写在答题纸上。

一、判断题（2分×10＝20分）1.复合材料的自振频率比单一材料要低, 因此可以避免工作状态下的共振。

2.玻璃陶瓷又称微晶玻璃。

3.纤维与金属类似, 也有时效硬化现象。

4.立方型的BN, 因在结构上类似石墨而具有良好的润滑性。

5.在溶解与润湿结合方式中, 溶解作用是主要的, 润湿作用是次要的。

6.石墨纤维的制造与Al2O3纤维类似, 都是采用直接法。

7.纯金属的表面张力较低, 因此很容易润湿纤维。

8.E－玻璃纤维具有良好的导电性能。

9.良好的化学相容性是指高温时复合材料的组分之间处于热力学平衡, 且相与相之间的反应动力学十分缓慢。

10.（TiB＋TiC）/Al是一种混杂复合材料。

二、填空题（1分×18＝18分）1.Bf/Al 复合材料的界面结合以（）为主。

2.纤维增强CMCs的断裂模式有（）、（）、和（）。

3.非线性复合效应有（）、（）、（）和（）。

4.复合材料的设计类型有（）、（）、（）、（）和（）。

5.CVD法制造B f的芯材通常有（）、（）、（）和（）。

原位复合材料中, “原位”是指（）。

三、简答题（4分×5＝20分）1.池窑拉丝法在那些方面比坩埚法生产玻璃纤维更为先进？2.温度因素是如何影响复合材料中基体对增强体的润湿性？3.Bf表面为什么通常要进行涂层？4.简述现代界面模型的主要观点。

纤维增强ZrO2复合材料的主要增韧机制有哪些, 并简述其增韧原理。

四、问答题1.说明连续纤维增强复合材料的横向弹性模量遵循混合效应（12分）。

2.写出2种液态法制造MMCs的方法, 并简述其工艺过程和优缺点（12分）。

画出CMCs的应力－应变曲线, 将其与低碳钢作比较；简述CMCs在拉伸载荷作用下的断裂过程, 画出示意图。

（20分）一、判断题1×2√3×4×5×6×7×8×9√10√（每小题2分）1.二填空题（每空1分, 共18分）2.机械结合3.脆性断裂韧性断裂混合断裂4.相乘效应诱导效应系统效应共振效应5.安全设计单项性能设计等强度设计等刚度设计优化设计6.钨丝碳丝涂钨的石英纤维涂碳的石英纤维增强体不是采用外加方法进入基体的, 而是通过化学反应的方法在基体内部生成的三简答题1.（1）池窑拉丝法采用的漏板上小孔数目大幅度增加, 提高了拉丝效率；（2）池窑拉丝采用玻璃料直接熔化而不是采用玻璃小球, 提高了原料利用率（3）池窑拉丝的废料可以直接再熔化, 减少了浪费满分4分, （2）, （3）共2分。

例3・1：己知HT3/5244碳纤维增强复介材料单层的T 程弹性常数为E )= 140GPa; E 2 =8.6GPa; G }2 =5.0GPa; v 12=0.35试求单层受到面内应力分量为硏=500MPa , <T 2= 100MPa , r 12= 1OMPa 时的面内应变分帚习，勺和人2。

3.32 =10.38 xlO-32片2E\= -().0025(GPa)_,—=0.1163(GPa)_,^20.0071-0.0025 S= -0.00250」1630 0 (GPa)-' 0.20.0071 S= -0.0025-0.00250 0.11630 0 0.2(GPa)' ■B■■0 ■ ■£2=S" $22 0q /12SgTI2MV-0.00250.1163 00.2500 100 X10 10解:=0.007 l(GPa)-10.0071 -0.0025例3・2：单层板受面内应力rr =15OMPa, q=50MPa, r =75MPa 作用，^=45° ,试求材料主方向坐标系下的应力分量。

■1 -1解:0.5 0.5-0.50.5 0.5 0.56JJ140.93.0■ 0e= 3.0 10」 0 GPa0 ■ 0 5.0■0.5 0.5 -10.5 0.5 10.5 -0.50.5 0.510.5 0.5 -1 -0.5 0.5 0例3・4：已知碳纤维/环氟HT3/5224单层板材料主方向应变c, =0.005; ® =-0.01; y n =0.02— 45。

，试求(1)材料主方向应力；(2)参考坐标系下的应_ 0.5 0.5 1 _0.5 0.5 -1' T = 0.5 0.5 -1 r1 =0.5 0.5 1-0.5 0.5 0 ■ ■0.5 -0.5 0 ■ ■■ ■■■「0.5 0.5 -0.5' "0.005--0.0125=r T&：2=0.5 0.5 0.5 -0.01 =0.00752V712. 1■-1 0 0.02 0.0150 ■B力和应变。

《复合材料结构设计》习题§1 绪论1.1 什么是复合材料？1.2 复合材料如何分类？1.3 复合材料中主要的增强材料有哪些？1.4 复合材料中主要的基体材料有哪些？1.5 纤维复合材料力学性能的特点哪些？1.6 复合材料结构设计有何特点？1.7 根据复合材料力学性能的特点在复合材料结构设计时应特别注意到哪些问题?§2 纤维、树脂的基本力学性能2.1 玻璃纤维的主要种类及其它们的主要成分的特点是什么？2.2 玻璃纤维的主要制品有哪些？玻璃纤维纱和织物规格的表示单位是什么？2.3 有一玻璃纤维纱的规格为2400tex，求该纱的横截面积（取玻璃纤维的密度为2.54g/cm3）？2.4 有一玻璃纤维短切毡其规格为450 g/m2，求该毡的厚度（取玻璃纤维的密度为2.54g/cm3）？2.5 无碱玻璃纤维（E-glass）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？2.6 碳纤维T-300的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？密度为多少？2.7 芳纶纤维（kevlar纤维）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？密度为多少？2.8 常用热固性树脂有哪几种？它们的拉伸弹性模量、拉伸强度的大致值是多少？密度为多少？热变形温度值大致值多少？2.9 简述单向纤维复合材料抗拉弹性模量、抗拉强度的估算方法。

2.10 试比较玻璃纤维、碳纤维单向复合材料顺纤维方向拉压弹性模量和强度值，指出其特点。

2.11 简述温度、湿度、大气、腐蚀质对复合材料性能的影响。

2.12 如何确定复合材料的线膨胀系数？2.13已知玻璃纤维密度为ρf=2.54g/cm3，树脂密度为ρR=1.20g/cm3，采用规格为450 g/m2的玻璃纤维短切毡制作内衬时，其树脂含量为70％，这样制作一层其GFRP的厚度为多少?2.14 采用2400Tex的玻璃纤维（ρf=2.54g/cm3）制造管道，其树脂含量为35％（ρR=1.20g/cm3），缠绕密度为3股/10 mm，试求缠绕层单层厚度?2.15 试估算上题中单层板顺纤维方向和垂直纤维方向的抗拉弹性模量和抗拉强度。

复合材料力学试题答案判断题（正确的在括弧内划√，错误的在括弧内划×）。

1.“宏观力学”是在研究复合材料力学性能时，假定材料是均质的。

（√）2.单层是层合板的基本单元，在复合材料结构设计中又叫做三次结构。

（×）3.层合板由若干具体不同纤维方向的单层叠合而成，在复合材料机构设计中又叫二次结构。

（√）4.复合材料力学中，1为纵向，2为横向，应力规定拉为负，压为正。

（×）5.在单层板（正交各向异性）材料中，τ12不仅形成剪切变形，还存在剪拉耦合效应。

（×）6.在单层正交各向异性板中，11)1(11σεE =。

（√） 7.在单层正交各向异性板中，11122)1(2)2(221συσεεεE E -=+=。

（√） 8.单层板的工程弹性常数有5个，且相互独立。

（×）9.柔量矩阵{S}是对称矩阵，而模量举证{Q}不是对称矩阵。

（×）10.在正交单层板中，Q16=Q26=0，Q61=Q62，但其值不为零。

（×）11.在复合材料力学中，对于工程弹性常数存在如下关系：2121υυ=E E 。

（√） 12.在单层板偏轴刚度中，应力转换和应变转换关系式中，m=sin θ,n=cos θ。

（×）13. 在单层板偏轴刚度中，应力转换和应变转换关系式中存在如下关系：[][][]T T T 1-=σε。

（√）14.在ij Q 中，11Q 、22Q 是θ的偶函数，16Q 、26Q 也是θ的偶函数。

（×） 15.玻璃钢复合材料在拉伸时发生变形，所以是一种塑性材料。

（×）16.利用复合材料的强度准则，可以判断复合材料设计过程的安全性，同时可以计算极限载荷。

（×）17.利用最大应力准则判断材料安全性时，如果判断式大于1，说明材料的机构是安全的。

（×）18.在复合材料中，利用强度比可以计算复合材料的极限载荷。

（√）20.在对称层合板中，)()(z z --=θθ。

20XX年复习资料大学复习资料专业：班级：科目老师：日期：一、选择题1. 纤维增强塑料一词缩写为（ A ）A.FRPB.CFRPC.GFRPD.GDP2.生产碳纤维的最主要原料是答：聚丙烯纤维、黏胶丝和沥青纤维（ B ）A. 沥青B. 聚丙烯腈C. 聚乙烯D. 人造丝3. 玻璃钢是答：玻璃纤维增强塑料（ B ）A. 玻璃纤维增强Al基复合材料B. 玻璃纤维增强热固性塑料C. 氧化铝纤维增强塑料D. 碳纤维增强热固性塑料4. FR-TP是指（ D ）A. 水泥基体复合材料B. 碳纤维增强树脂基复合材料C. 玻璃钢复合材料D. 玻璃纤维增强热塑性塑料5. 金属基复合材料通常（ D ）A. 以重金属作基体B. 延性比金属差C. 弹性模量比金属低D. 较基体具有更高使用的温度6. 复合材料中的残余应力主要有下列哪个因素造成的（ C ）A. 在制备复合材料时，由于冷却速度过快，使应力来不及缓和造成的B. 基体材料与增强材料的化学相容性不好造成的C. 基体材料与增强材料的热膨胀系数的差异性造成的D. 基体材料与增强材料力学性能不同造成的二、填空题1.复合材料中的连续相，称为基体，其它的相分散于连续相中，提高材料的力学性能，称为增强体。

2. 按用途分类，复合材料可分为结构和功能、结构\功能一体化复合材料。

3. E玻璃纤维是指无碱玻璃纤维，A玻璃纤维是指有碱玻璃纤维。

4.聚合物基复合材料中，常见的热塑性树脂基体有聚丙烯、聚氯、聚酰、聚碳酸酯。

5. 在聚合物基复合材料中，常见的热固性树脂基体有环氧树脂，酚醛树脂，不饱和聚酯，呋喃树脂等。

6.比强度是指材料抗拉强度与材料比重之比。

7@比刚度指材料弹性模量与其密度之比。

8. 自生成法是指在复合材料制造过程中，增强材料在基体中生成和生长的方法，解决了复合材料中的相容性和界面反应两个常见问题。

9.制备铝基（金属基）复合材料常见的液态金属法有真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌复合法、液态金属浸渍法、真空吸铸法、热喷涂法等。

《复合材料力学》考试题1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =7.5×104MPa，环氧E m =3.5×103MPa。

求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。

2．已知E1 =60GPa，E2 =20GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。

试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。

1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =7.0×104MPa，环氧E m =3.0×103MPa。

求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。

2．已知E1 =55GPa，E2 =17.5GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。

试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。

1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =8.0×104MPa，环氧E m =4.0×103MPa。

求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。

2．已知E1 =65GPa，E2 =22GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。

试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。

中国矿业大学2014～2015学年第 一 学期《 复合材料力学 》试卷（A ）卷考试时间：100分钟 考试方式：开卷学院 力建学院 班级 姓名 学号一、计算题（15分）已知碳/环氧单层复合材料的工程弹性常数为：1200GPa E =，220GPa E =，210.25ν=，1210GPa G =，求柔度系数ij S 。

若材料主方向的应力状态为：1100MPa σ=，250MPa σ=，1230MPa τ=-，求应变1ε，2ε，12γ。

某复合材料单层板受力后发生面内变形，0.3%x ε=，0.2%y ε=，0.1%xy γ=，纤维与x 轴的夹角45θ=?。

其工程弹性常数为：160GPa E =，210GPa E =，210.30ν=，128GPa G =，求该材料在主方向的应力1σ，2σ，12τ。

如图所示，复合材料单层板承受偏轴向压缩，纤维与x 轴的夹角60θ=?，80MPa y σ=-。

强度参数为：t 1200MPa X =，c 1200MPa X =，t 50MPa Y =，c 200MPa Y =，70MPa S =。

试用最大应力理论和Hill-蔡强度理论校核其是否安全。

已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维的f 80GPa E =，f 0.25ν=，环氧树脂的m 0.35ν=，纤维体积含量f 60%c =。

该复合材料的纵向弹性模量150GPa E =，试用串联和并联模型计算2E 、21ν和12ν。

五、计算题（25分）如图，正交铺设对称层合板()s 0/90鞍，单层厚度1mm k t =，已知：单层的正轴刚度矩阵[]120404200GPa 0010Q 骣÷ç÷ç÷ç÷=ç÷ç÷ç÷÷ç桫。

求：(1)层合板的拉伸和弯曲刚度矩阵；(2) 层合板沿y 方向受拉伸，100N/mm =y N ，求90˚铺层主方向的应力1σ，2σ，12τ。

复合材料力学性能实验复习题1.力学实验方法的内涵？是以近代力学理论为基础，以先进的科学方法为手段，测量应变、应力等力学量，从而正确真实地评价材料、零部件、结构等的技术手段与方法；是用来解决“物尽其用”问题的科学方法；2.力学实验的主要任务，结合纤维增强复合材料加以阐述。

面向生产，为生产服务；面对新技术新方法的引入，研究新的测试手段；面向力学，为力学的理论建设服务。

3.对于单向层合板而言，需要几组实验来确定其弹性模量和泊松比？如何确定实验方案？共需五组实验，拉伸0/90两组，压缩0/90两组，剪切试验一组。

4.单向拉伸实验中如何布置应变片？5.单向压缩实验中如何布置应变片？6.三点弯曲实验中如何布置应变片？7.剪切实验中如何布置应变片？8.若应变片的粘贴方向与实样应变方向不一致，该如何处理？9.若加载方向与材料方向不一致，该如何处理？（这个老师给了）10.纤维体积含量的测试方法？密度法、溶解法11.评价膜基结合强度的实验方法？划痕法、压痕法、刮剥法、拉伸法、黏结剂法、涂层直接加载法、激光剥离法、弯曲法。

12.简述试样机械加工的规范？试样的取位区(距板材边缘30mm以上，最小不得小于20mm)试样的质量（气泡、分层、树脂富集、皱褶、翘曲、错误铺层）试样的切割（保证纤维方向和铺层方向与试验要求相符）试样的加工（采用硬质合金刀具或砂轮片加工，防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机械损伤）试样的冷却（采用水冷，禁止油冷）13.纤维增强复合材料在拉伸试验中的几种可能破坏模式及其原因？所有纤维在同一位置破坏，材料吸收断裂能量很小，材料断裂韧性差；纤维在基体中拔出，吸收断裂能量很大，材料韧性增加并伴随界面开裂；介于以上两者之间。

14.加强片的要求？材料硬度低，便于夹具的咬合；材料的强度高，保证载荷能传递到试样上，且在试样发生破坏前本身不发生破坏。

15.测定弹性模量或泊松比时，如何布置应变片？16.压缩试验中，对试样尺寸有什么要求及其理由？在实际试验中，应避免使用尺寸过小的试件。

复合材料复习题精选试题复合材料复习题一、判断题1.比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比√2.混杂复合总是指两种以上的纤维增强体×3.陶瓷复合材料中，连续纤维的增韧效果远高于颗粒的增韧效果√4.层板复合材料主要是指由颗粒增强的复合材料×5.复合材料具有可设计性√6.分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大×7.原位复合MMC的增强材料/基体界面具有物理和化学稳定性√8.一般颗粒及晶须增强MMC的疲劳强度及寿命比基体金属/合金高√9.基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化×10.复合材料是由两个组元以上的材料化合而成×11.界面粘结过强的复合材料容易发生脆性断裂√12.混合法则可用于任何复合材料的性能估算×13.纤维长度l 14.竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料√15.玻璃陶瓷是含有大量微晶体的陶瓷×16.陶瓷基复合材料的最初失效往往是陶瓷基体的开裂√17.所有天然纤维是有机纤维，所有的合成纤维是无机纤维×18.基体与增强体间界面的模量比增强体和基体高，则复合材料的弹性模量也越高×二、选择题1.短纤维复合材料广泛应用的主要原因是（C：短纤维复合材料总是各相同性）2.金属基复合材料的温度范围为（B：350℃~1100℃）3.玻璃钢是（B：玻璃增强纤维塑料）4.功能复合材料（A：是指由功能体和基体的组成的复合材料）5.材料的比强度和比模量越高（B：制作同一零件时自重越大，刚度越大）6.金属基复合材料通常（D：较基体具有更高的高温强度）7.复合材料界面的作用（B：将整体承受的载荷由基体传送到增强体）8.增强材料与基体的作用是（D：基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用）9.混合定律（A：表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性关系）10.通常MMC（B：要比基体金属/合金的塑性和韧性差）11.混杂复合材料（B：是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料）12.浸润性（A：当yc+ys 13.偶联剂是怎样的一种试剂（A：既能与基体反应，又能与纤维反应）14.玻璃纤维（A：由二氧化硅玻璃制成）15.晶须（A：是含有缺陷很少的单晶纤维）三、简答题1.简述复合材料的分类形式。

《复合材料》习题及答案第一章1、材料科技工作者的工作主要体现在哪些方面？（简答题）①发现新的物质，测试新物质的结构和性能；②由已知的物质，通过新的制备工艺，改善其微观结构，改善材料的性能；③由已知的物质进行复合，制备出具有优良特性的复合材料。

2、复合材料的定义（名词解释）复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。

3、复合材料的分类（填空题）⑴按基体材料分类①聚合物基复合材料；②金属基复合材料；③无机非金属基复合材料。

⑵按不同增强材料形式分类①纤维增强复合材料：②颗粒增强复合材料；③片材增强复合材料；④叠层复合材料。

4、复合材料的结构设计层次（简答题）⑴一次结构：是指由基体和增强材料复合而成的单层复合材料，其力学性能取决于组分材料的力学性能，各相材料的形态、分布和含量及界面的性能；⑵二次结构：是指由单层材料层合而成的层合体，其力学性能取决于单层材料的力学性能和铺层几何（各单层的厚度、铺设方向、铺层序列）；⑶三次结构：是指工程结构或产品结构，其力学性能取决于层合体的力学性能和结构几何。

5、复合材料设计分为三个层次：（填空题）①单层材料设计；②铺层设计；③结构设计。

第二章1、复合材料界面对其性能起很大影响，界面的机能可归纳为哪几种效应？（简答题）①传递效应：基体可通过界面将外力传递给增强物，起到基体与增强体之间的桥梁作用。

②阻断效应：适当的界面有阻止裂纹的扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。

③不连续效应：在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象。

④散热和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收。

⑤诱导效应：复合材料中的一种组元的表面结构使另一种与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生变化。

2、对于聚合物基复合材料，其界面的形成是在材料的成型过程中，可分为两个阶段（填空题）①基体与增强体的接触与浸润；②聚合物的固化。

3、界面作用机理界面作用机理是指界面发挥作用的微观机理。

复合材料与工程基础知识单选题100道及答案解析1. 下列材料中不属于复合材料的是（）A. 钢筋混凝土B. 玻璃钢C. 碳纤维D. 铝合金答案：D解析：铝合金是金属合金，属于金属材料，不是复合材料。

2. 复合材料的优点是（）A. 强度高、密度大B. 强度高、质量轻C. 耐高温、不耐腐蚀D. 耐磨损、导电性好答案：B解析：复合材料通常具有强度高、质量轻的优点。

3. 以下哪种不是增强体在复合材料中的作用（）A. 增加强度B. 提高韧性C. 降低成本D. 改善性能答案：C解析：增强体主要是增加强度、提高韧性、改善性能，一般不能降低成本。

4. 常见的复合材料基体不包括（）A. 金属B. 陶瓷C. 塑料D. 石墨答案：D解析：石墨一般不作为复合材料的基体。

5. 玻璃纤维增强复合材料中，玻璃纤维的作用是（）A. 基体B. 增强体C. 胶粘剂D. 填充剂答案：B解析：在玻璃纤维增强复合材料中，玻璃纤维是增强体。

6. 下列属于结构复合材料的是（）A. 导电复合材料B. 耐磨复合材料C. 航空航天用复合材料D. 隔热复合材料答案：C解析：航空航天用复合材料主要用于承受载荷，属于结构复合材料。

7. 复合材料界面的作用不包括（）A. 传递载荷B. 阻止裂纹扩展C. 提高化学稳定性D. 降低热稳定性答案：D解析：复合材料界面不会降低热稳定性。

8. 以下哪种不是复合材料的制造方法（）A. 手糊成型B. 铸造C. 缠绕成型D. 层压成型答案：B解析：铸造是金属成型的方法，不是复合材料的制造方法。

9. 碳纤维增强复合材料的特点不包括（）A. 高强度B. 高模量C. 低密度D. 低成本答案：D解析：碳纤维增强复合材料成本较高。

10. 聚合物基复合材料的优点是（）A. 耐高温B. 耐磨损C. 成型工艺简单D. 耐化学腐蚀答案：C解析：聚合物基复合材料成型工艺相对简单。

11. 陶瓷基复合材料中，增强体的作用主要是（）A. 增韧B. 提高硬度C. 降低成本D. 增加导电性答案：A解析：在陶瓷基复合材料中，增强体主要起到增韧的作用。

复合材料力学试题答案判断题（正确的在括弧内划√，错误的在括弧内划×）。

1.“宏观力学”是在研究复合材料力学性能时，假定材料是均质的。

（√）2.单层是层合板的基本单元，在复合材料结构设计中又叫做三次结构。

（×）3.层合板由若干具体不同纤维方向的单层叠合而成，在复合材料机构设计中又叫二次结构。

（√）4.复合材料力学中，1为纵向，2为横向，应力规定拉为负，压为正。

（×）5.在单层板（正交各向异性）材料中，τ12不仅形成剪切变形，还存在剪拉耦合效应。

（×）6.在单层正交各向异性板中，11)1(11σεE =。

（√） 7.在单层正交各向异性板中，11122)1(2)2(221συσεεεE E -=+=。

（√） 8.单层板的工程弹性常数有5个，且相互独立。

（×）9.柔量矩阵{S}是对称矩阵，而模量举证{Q}不是对称矩阵。

（×）10.在正交单层板中，Q16=Q26=0，Q61=Q62，但其值不为零。

（×）11.在复合材料力学中，对于工程弹性常数存在如下关系：2121υυ=E E 。

（√） 12.在单层板偏轴刚度中，应力转换和应变转换关系式中，m=sin θ,n=cos θ。

（×）13. 在单层板偏轴刚度中，应力转换和应变转换关系式中存在如下关系：[][][]T T T 1-=σε。

（√）14.在ij Q 中，11Q 、22Q 是θ的偶函数，16Q 、26Q 也是θ的偶函数。

（×） 15.玻璃钢复合材料在拉伸时发生变形，所以是一种塑性材料。

（×）16.利用复合材料的强度准则，可以判断复合材料设计过程的安全性，同时可以计算极限载荷。

（×）17.利用最大应力准则判断材料安全性时，如果判断式大于1，说明材料的机构是安全的。

（×）18.在复合材料中，利用强度比可以计算复合材料的极限载荷。

（√）20.在对称层合板中，)()(z z --=θθ。

复合材料力学计算题
非常抱歉，我无法给予实时运算的帮助。

但是，我可以为您提供一些复合材料力学计算的基本步骤和原则，以便您自己进行计算。

复合材料力学计算通常涉及以下几个主要方面：
1. 复合材料的弹性力学性能：包括弹性模量、剪切模量和泊松比等。

这些参数可通过试验测定获得，或通过理论模型进行估算。

2. 复合材料的层合板弯曲理论：层合板的弯曲行为可通过柯西方程和空间弯曲理论进行计算。

3. 复合材料的断裂力学：包括拉伸强度、压缩强度、剪切强度等。

这些参数可通过试验测定获得，或通过理论模型进行估算。

4. 复合材料的疲劳行为：复合材料的疲劳寿命可通过疲劳试验和应力分析估算。

常用的疲劳寿命模型有S-N曲线和Crack growth模型等。

5. 复合材料的失效分析：通过强度分析，确定复合材料在给定载荷下是否会发生破坏。

常用的失效分析方法有损伤力学、层内剪切破坏和层间剪切破坏等。

在进行复合材料力学计算时，需要先确定要研究的问题，然后采用合适的理论模型进行计算。

常见的理论模型有经典层合板理论、离散层板理论、三维弹性理论等。

另外，复合材料的力学行为受到其纤维和基体的影响。

常见的纤维包括碳纤维、玻璃纤维和有机纤维等，常见的基体材料包括树脂、金属和陶瓷等。

这些材料的力学性质可以通过试验获
得，或通过已有的数据进行估算。

最后，进行复合材料力学计算时，需要注意选择合适的计算软件或编程语言，如MATLAB、ANSYS、ABAQUS等，以便进行数值计算和模拟。

希望以上信息对您有所帮助！如果您有任何更具体的问题或需要进一步的帮助，请随时提问。

中国矿业大学2014～2015学年第 一 学期《 复合材料力学 》试卷（A ）卷考试时间：100分钟 考试方式：开卷学院 力建学院 班级 姓名 学号一、计算题（15分）已知碳/环氧单层复合材料的工程弹性常数为：1200GPa E =，220GPa E =，210.25ν=，1210GPa G =，求柔度系数ij S 。

若材料主方向的应力状态为：1100MPa σ=，250MPa σ=，1230MPa τ=-，求应变1ε，2ε，12γ。

某复合材料单层板受力后发生面内变形，0.3%x ε=，0.2%y ε=，0.1%xy γ=，纤维与x 轴的夹角45θ=?。

其工程弹性常数为：160GPa E =，210GPa E =，210.30ν=，128GPa G =，求该材料在主方向的应力1σ，2σ，12τ。

如图所示，复合材料单层板承受偏轴向压缩，纤维与x 轴的夹角60θ=?，80MPa y σ=-。

强度参数为：t 1200MPa X =，c 1200MPa X =，t 50MPa Y =，c 200MPa Y =，70MPa S =。

试用最大应力理论和Hill-蔡强度理论校核其是否安全。

已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维的f 80GPa E =，f 0.25ν=，环氧树脂的m 0.35ν=，纤维体积含量f 60%c =。

该复合材料的纵向弹性模量150GPa E =，试用串联和并联模型计算2E 、21ν和12ν。

五、计算题（25分）如图，正交铺设对称层合板()s 0/90鞍，单层厚度1mm k t =，已知：单层的正轴刚度矩阵[]120404200GPa 0010Q 骣÷ç÷ç÷ç÷=ç÷ç÷ç÷÷ç桫。

求：(1)层合板的拉伸和弯曲刚度矩阵；(2) 层合板沿y 方向受拉伸，100N/mm =y N ，求90˚铺层主方向的应力1σ，2σ，12τ。

习 题一、 单向纤维板受力后发生面内变形，%4.0=x ε，%2.0=y ε， %1.0=xy γ，纤维与x 轴夹角为︒=30θ ，求该材料主轴坐标系下的应变分量。

二、已知碳/环氧单向板的工程弹性常数为：GPa E L 140=，GPa E T 10=，GPa G LT 5=， 3.0=TL ν，求柔量分量ij S 和模量分量ij Q 。

若材料主轴方向的应力状态为：MPa 501=σ，MPa 302=σ，MPa 2512=τ，计算单向板的应变。

三、复合材料单向板承受偏轴向压缩（︒=60θ），MPa y 160-=σ。

[1] 求在材料主轴向下的应力分量和应变分量。

[2] 分别用最大应力准则、蔡-希尔和Hoffman 准则判断该板是否安全。

已知单向板的主轴向柔量和强度参数分别为：111)(20-=TPa S ， 122)(200-=TPa S112)(12--=TPa S ， 166)(250-=TPa SMPa X t 1200=， MPa X c 900= MPa Y t 48=， MPa Y c 180=， MPa S 70=-----------------------------------------------------------------------------------------------四、 正交铺设对称层合板[]0/90s 受到拉伸，mm N N x /400=，单层厚度为 mm t k 2.0=，求各铺层应力。

已知：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=80012303150Q GPa 五、 由碳/环氧复合材料制成的对称层合板[0/45/90]S ，受正则化面内力MPa N xy 50*= 的作用，求各铺层应变和应力。

已知：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=6.5004.108.308.3160Q GPa 六、 正交铺设对称层合板[]0/90s ，单层厚度为 mm t k 2.0=，单层模量为[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=5.10004.256.806.8120Q GPa [1] 计算层合板的刚度； [2] 确定合力-变形关系式；[3] 层合板沿x 方向受到拉伸，)/(200mm N N x =， 求各铺层应力。

2014学年度第 一 学期课程考试《复合材料》本科 试卷（B 卷）注意事项：1. 本试卷共 六 大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷；2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；3. 所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效； 4．考试结束，试卷、草稿纸一并交回。

一、选择题(30分，每题2分) 【得分： 】1.复合材料中的“碳钢”是（ ）A 、玻璃纤维增强Al 基复合材料。

B 、玻璃纤维增强塑料。

C 、碳纤维增强塑料。

D 、氧化铝纤维增强塑料。

2.材料的比模量和比强度越高（ ）A 、制作同一零件时自重越小、刚度越大。

B 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。

C 、制作同一零件时自重越小、刚度越小。

D 、制作同一零件时自重越大、刚度越小。

3.在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料（ ） A 、前者成本低 B 、前者的拉伸强度好 C 、前者原料来源广泛 D 、前者加工更容易 4、Kevlar 纤维（ ）A 、由干喷湿纺法制成。

B 、轴向强度较径向强度低。

C 、强度性能可保持到1000℃以上。

D 、由化学沉积方法制成。

5、碳纤维（）A 、由化学沉积方法制成。

B 、轴向强度较径向强度低。

C 、强度性能可保持到3000℃以上。

D 、由先纺丝后碳化工艺制成。

6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：（ ）A 、120℃以下B 、180℃以下C 、250℃以下D 、250℃以上 7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是（ ） A 、环氧树脂吸湿变脆。

B 、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度。

C、环氧树脂发生交联反应。

D、环氧树脂发生水解反应。

8、玻璃纤维（）A、由SiO2玻璃制成。

B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。

C、其强度比整块玻璃差。

D、价格贵、应用少。

9、生产锦纶纤维的主要原料有（）A、聚碳酸酯。

B、聚丙烯腈。

C、尼龙。

D、聚丙烯。

10、晶须（）A、其强度高于相应的本体材料。