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材料测试技术复习知识点1.材料性能测试：材料性能测试是材料测试技术的核心内容之一、常见的材料性能测试包括力学性能测试、热性能测试、电性能测试等。
力学性能测试主要包括拉伸、压缩、弯曲等力学性能的测试，可以得到材料的强度、弹性模量、延伸率等力学性能参数。
热性能测试主要包括热膨胀系数、热导率、热稳定性等参数的测试。
电性能测试主要包括电导率、电阻率、介电常数等参数的测试。
这些测试可以帮助工程师和科研人员理解材料的性能特点，为材料选择和应用提供依据。
2.材料结构分析：材料结构分析是材料测试技术的另一重要内容。
结构分析主要包括显微结构分析、晶体结构分析和表面形貌分析。
显微结构分析主要通过光学显微镜、电子显微镜等工具对材料微观结构进行观察和分析，可以得到材料的晶粒大小、组织状态等信息。
晶体结构分析主要通过X射线衍射等手段对材料的晶体结构进行研究，可以得到材料的晶格常数、晶面指数等参数。
表面形貌分析主要通过扫描电子显微镜、原子力显微镜等工具对材料表面形貌进行观察和分析，可以得到材料的形貌特征和表面粗糙度等参数。
3.材料成分分析：材料成分分析是材料测试技术的另一个重要内容。
成分分析主要包括元素分析和化学组成分析。
元素分析主要是通过原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱等方法对材料中元素的含量进行测定，可以得到材料中各个元素的含量分布。
化学组成分析主要是通过质谱仪、红外光谱仪等方法对材料中化学组成和官能团进行鉴定，可以得到材料的化学成分和官能团结构。
4.材料性能评价：材料性能评价是材料测试技术的另一个重要内容。
性能评价主要是通过对材料进行一系列测试，来评价材料的适用性和可靠性。
常见的材料性能评价方法包括疲劳寿命测试、耐腐蚀性评价、抗磨损性评价等。
这些评价方法可以帮助生产厂家和应用方确定材料的使用寿命和适应环境。
5.材料缺陷检测：材料缺陷检测是材料测试技术的重要应用之一、常见的材料缺陷检测方法包括超声波检测、X射线检测、磁粉检测等。
考试要求1、考试要求：笔试，主要包括概念、主要公式及推导、原理图和计算题等形式问题；可带计算器，计算和推导要求有必要的过程；2、看清题的每个问题，概念要清晰、计算要准确；3、请给助教留好联系方式，以便通知考试时间和地点。
复习要点一、基本概念和理论1、非均匀性、各向异性以及正交各向异性的含义。
2、复合材料层合板的典型力学特点，能否举例说明，复合材料的高比强度、高比刚度的优势。
3、掌握几种典型纤维的力学性能。
4、用工程常数表示正交各向异性材料的柔度矩阵。
6、简单层板在任意方向上的应力-应变关系6、正交各向异性简单层板的最大应力、最大应变、蔡-希尔、霍夫曼准则等强度理论表达式及其特点。
7、等强度纤维模型（强度-纤维体积分数示意图、公式及相应的解释）。
8、经典层合理论的基本假设及其A、B、D刚度矩阵表达式。
9、层合板强度分析程序的主要步骤。
10、层间应力产生的原因及危害。
11、复合材料层合板的弯曲、屈曲和振动问题主要解决什么，哪些问题值得关注。
12、Halpin-Tsai计算公式及特点。
二、重点复习题1、利用最小余能原理，证明复合材料弹性模量的下限2、利用材料力学分析方法，推导简单层板弹性模量E1、E2的细观力学表达式3、对每一层性质和厚度都相同，按[0,45,-45,90]s 铺设的层合板来说，下面三个刚度矩阵哪些项为零？4、判断：●层合板层数的增加总会提高X方向或Y方向的轴向刚度●对于力学载荷，A矩阵与叠层顺序无关●对平衡铺层的层合板，刚度矩阵中D16和D26项总是零（平衡铺层：对每一个+α铺层，总存在一个具有相同厚度和材料性质的-α铺层）●[90]10 层合板的轴向刚度Ex比[90]4 层合板的大●对称层合板的D11 和D22具有相同的值5、对于下面铺层的层合板，选择每组正确的一项层合板对称中面层合板对称中面6、什么角度的铺层添加到下面层合板中可以消除拉伸载荷引起的剪切变形7、如果想得到最大的D66，如何改变层合板的铺层顺序8、[0°/±θ/90°]s铺层的层合板A16、A26是否为零；D16和D26的含义是什么？增添什么样的铺层可以减小D16和D269、请简要描述一种典型复合材料制备工艺及采用该工艺制备的典型产品和其力学特点；举例说明先进复合材料在国防、航空、航天领域的应用和作用（注意不涉密）。
复合材料-复习材料及答案复合材料第⼀章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。
复合材料考试题
一．名词解释 32分
纳米复合材料机敏复合材料梯度复合材料摩阻复合材料自蔓延复合技术导电复合材料原味复合材料功能复合材料
二．简答题 48分
1.简述功能复合材料的设计原则与调整途，主要的线性效应和非线性效应
2.什么是增强体？简述碳纤维增强体的特点和主要的应用领域。
3.粉末冶金法制备金属基复合材料有什么特点。
4.金属基复合材料界面结合分为哪几类？其界面的典型结构有哪几种？其界面改性方法有哪些？
5.金属熔体自发渗入制备复合材料的基本原理是什么？该制备方法有什么特点？实现自发渗入的熔体及固体颗粒的理想结合，需要满足什么条件？
6.磁性复合材料有哪些主要的类型？各自有什么特点？主要有哪些应用？三．综合题 20分
任意设计一种复合材料，简述其具体的制备方法，工艺过程和原理，分析其具有的性能特点和可能的应用领域。
1.复合材料的定义（任选一种）国际标准化组织：（广义）由两种或两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料。
《材料大词典》：（狭义）根据应用进行设计，把两种以上的有机聚合物材料或无机非金属材料或金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制成的一类新型材料。
《材料科学技术百科全书》：（狭义，更具体）复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。
2.增强材料——分散相 (称被分散的物质为分散相，又称弥散相) ，也称为增强体、增强剂、增强相等3.草梗合泥筑墙:草茎增强，土坯做住房墙体材料4.简述一到两种复合材料的应用5.复合材料的命名：强调基体的名称（例如树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等）强调增强体的名称（例如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷颗粒增强复合材料等）基体名称和增强体名称并用（习惯把增强体的名称放在前面，基体的名称在后面，例如玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，简化为玻璃纤维/环氧树脂(俗称玻璃钢)；碳化硅颗粒增强基复合材料，简化为碳化硅/铝基(SiCp/Al),碳纤维增强基体复合材料称为碳/碳复合材料(Cf/C)复合材料的分类（按增强材料的形态）任选三种纤维增强复合材料颗粒增强复合材料板状增强体、编织复合材料叠、骨架、涂层、片状、天然增强体按基体材料分类金属基复合材料陶瓷基复合材料聚合物基复合材料6. 混杂复合材料：两种或两种以上增强体与同一基体制成的复合材料可以看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，即复合材料的“复合材料”。
7.复合材料产品只是固体，悬浮液、气溶胶、雾等含有气相或者液相的多相体系不能称之为复合材料。
8. 碳/碳复合材料：定义:以碳纤维（或石墨纤维）为骨架来增强以碳或石墨为基质而构成的复合材料。
9.复合材料的特点多相：至少两相独立性：相是独立的，组成和性能独立复合效益：具备不同于组成相的独特的性能或是效应固相：复合产物为固相可设计性：组成和性能可调10. 复合的目的：获得新组成的材料获得新形态的材料获得单一组分不具备的性质和功能，获得复合效应获得某种特定的性能和效益11．金属基复合材料正是为了满足高强度、重量轻的要求而诞生的。
1.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2.复合材料的命名：①强调基体时，以基体材料的名称为主，如金属基复合材料②强调增强体时，以增强体材料的名称为主如碳纤维增强复合材料③集体与增强体材料名称并用，一般表示具体的复合材料，分散相+基体相3.复合材料的分类：①按基体材料类型分类：金属基复合材料；聚合物基复合材料；无机非金属基复合材料。
②按增强材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维复合材料。
③按增强材料形态分类：连续纤维、短纤维、粒状填料、编织复合材料。
④按用途分类：结构复合材料，功能复合材料4.复合材料的特性：①比强度、比模量大②耐疲劳性好③减震性好④各向异性⑤性能可设计⑥材料结构一致性5.复合材料缺点：①工艺稳定性不好②性能分散③不耐高温④易老化⑤抗冲击性能较低⑥层间抗剪切强度低⑦横向强度低6.复合材料增强体的三种形式：颗粒、纤维、晶须7.颗粒增强与弥散增强的区别：颗粒增强是指在基体中引入第二相颗粒，使材料的力学性能得到改善，它使基体材料的断裂功能提高。
弥散增强是指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段8.颗粒增强原理根据粒子尺寸大小分两类：①弥散增强纳米级颗粒粒径小于0.1µm ②颗粒增强颗粒粒径大于1µm9.复合效应：加和效应、乘积效应、成分结构相关性10.单向复合材料：弹性模量 EC =EfVf+Em(1-Vf)≈EfVfVf—纤维用量Em为基体临界强度σC =σfVf+σM1(1-Vf)﹠σM(1-Vf) σM—基体强度（前面是纤维断裂称为脆性断裂，后面为延续断裂，它们与纤维用量有关）临界纤维用量 Vfc =（σM-σM1）/（σM-σM1+σf）最小纤维用量 Vfmin =（σM-σM1）/（σf-σM1）σf—纤维强度横向模量 1/EC = Vf/EC+(1- Vf)/ EmEC≈Em/VMEm—基体模量横向强度σT =min(σM，ST) ST—界面粘接强度短纤复合材：EC =υEfVf+ Em（1-Vf）υ=ηLηθηb L,θ,b—长度，角度，表面粘接σC=（1-LC/2L）σfVf+σM1(1-Vf) LC/d=0.5σf/τi不同纤维长度的临界纤维强度：L=LC σC=τi·LC/d·Vf+σM1（1- Vf） LC/d—临界长径比L＜LC σC=τi·L/d·Vf+σM1（1- Vf） L—无穷连续纤维10.玻璃纤维的分类：①按其原料组成：无碱玻璃纤维：国内规定碱金属氧化物含量不大于0.5%，国外为1%左右，强度较高，耐热性和电性能优良，称“电气玻璃”，能抗大气侵蚀，化学稳定性好，但不耐酸；中碱玻璃纤维：碱金属氧化物的含量11.5%~12.5%，耐酸性好，价格便宜；低碱玻璃纤维：强度低，对潮气侵蚀敏感11.玻璃纤维中碱金属氧化物的作用：①降低玻璃的熔化温度和熔融粘度②使玻璃溶液中的气泡易于排除③通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，达到助熔的目的12.纤维支数的表示方法：①定质量法是用质量为1g的原纱的长度来表示即纤维支数=纤维长度／纤维质量如40支纱是指质量为1g的原纱长40m。
复合材料考试复习资料1、复合材料的定义：由两种或两种以上不同性能、不同形态的组分通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点又显示了原组分材料所没有的新性能。
2、复合材料的特征：可设计性：即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能；由基体组元与增强体或功能组元所组成；非均相材料：组分材料间有明显的界面；有三种基本的物理相（基体相、增强相和界面相）；组分材料性能差异很大；组成复合材料后的性能不仅改进很大，而且还出现新性能.3、复合材料的分类：按基体材料分类①聚合物基复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑性树脂及橡胶等）为基体；②金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；③无机非金属基复合材料：包括陶瓷基、碳基和水泥基复合材料。
按增强材料形态分类：①纤维增强复合材料：a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都位于复合材料的边界处；b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基体材料中；②颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中；③板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强材料与基体复合而成。
其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体按用途分类：①结构复合材料：用于制造受力构件；②功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、光、电、磁、摩擦、屏蔽等）③智能复合材料④混杂复合材料4、复合材料的命名：复合材料可根据增强材料和基体材料的名称来命名，通常将增强材料放在前面，基体材料放在后面，再加上“复合材料”而构成。
5、复合材料的结构设计层次：一次结构：单层设计--- 微观力学方法：取决于增强相、基体相和结合界面的力学性能，增强相的含量、分布方向等；二次结构：层合体设计--- 宏观力学方法：取决于单层材料的力学性能和铺层方法（厚度、纤维交叉方式、顺序等）；三次结构：产品结构设计--- 结构力学方法：取决于层合体的力学性能、结构几何、组合与连接方式6、增强体的定义：增强体是结构复合材料中能提高材料力学性能的组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。
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。
