复合材料有关习题

复合材料结构设计部分习题1.已知铝的⼯程弹性常数E＝69Gpa，G=26.54Gpa，υ=0.3,试求铝的柔量分量和模量分量。

2.由T300/4211复合材料的单向层合构成的短粗薄壁圆筒,如图2-2所⽰,单层⽅向为轴线⽅向。

已知壁厚t为1mm，圆筒平均半径R0为20mm，试求在轴向⼒p= 10kN作⽤下，圆筒平均半径增⼤多少(假设短粗薄壁圆筒未发⽣失稳，且忽略加载端对圆筒径向位移的约束）？3.⼀个⽤单向层合板制成的薄壁圆管，在两端施加⼀对外⼒偶矩M=0.1kN·m和拉⼒p=17kN（见图2-10）。

圆管的平均半径R0=20mm，壁厚t=2mm。

为使单向层合板的纵向为最⼤主应⼒⽅向，试求单向层合板的纵向与圆筒轴线应成多⼤⾓度？4.试求B（4）/5505复合材料偏轴模量的最⼤值与最⼩值，及其相应的铺层⾓。

5.⼀个由T300/4211单向层合板构成的薄壁圆管，平均半径为R0，壁厚为t，其单层纵向与轴线成450。

圆管两头在已知拉⼒P作⽤下。

由于作⽤拉⼒的夹头不能转动，试问夹头受到多⼤⼒偶矩？6.由T300/4211复合材料构成的单向层合圆管，已知圆管平均半径R0为20mm ，壁厚t为2mm ，单层的纵向为圆管的环向，试求圆管在受有⽓体内压时，按蔡-胡失效准则计算能承受多⼤压⼒p？7.试求斯考契1002（玻璃/环氧）复合材料在θ=450偏轴下按蔡-胡失效准则计算的拉伸与压缩强度。

8.试给出各向同性单层的三维应⼒-应变关系式。

9.试给出各向同性单层的三维应⼒-应变关系式。

10.试给出单层正轴在平⾯应变状态下的折算柔量和折算模量表达式。

11.试给出单层偏轴时的ij与正轴时的Cij之间的转换关系式。

12.已知各向同性单层的⼯程弹性常数E、G、υ具有如下关系式：------------------------------------G=E/2（1+v）试分别推导其对应的模量分量与柔量分量表达式。

13.两个相同复合材料的单向层合板构成同样直径与壁厚的圆筒，⼀个单层⽅向是轴线⽅向，另⼀个单层⽅向是圆周⽅向，将两个圆筒对接胶接，当两端受有轴向⼒时，试问两个圆筒的直径变化量是相同还是不相同的，为什么？2.14. 在正轴下，⼀点处的正应变ε1、、ε2只与该处的正应⼒σ1、、、σ2有关，⽽与剪应⼒τ12⽆关，为什么？15.⼀块边长为a的正⽅形单向层合板，材料为T300/4211，厚度为h=4mm，紧密地夹在两块刚度⽆限⼤的刚性板之间（见图2-16），在压⼒p=2kN作⽤下，试分别计算在（a）、（b）两种情况下，单向层合板在压⼒p⽅向的变量△a,哪⼀种情况的变形较⼩？16.试⽤应⼒转换和应变转换关系式，证明各向同性材料的⼯程弹性常数存在如下关系式：--------------------------------G=E/2（1+v）。

复合材料习题第四章一、判断题：判断以下各论点的正误。

1、基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。

〔⨯〕2、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。

〔√〕3、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。

〔√〕4、基体与增强体间界面的模量比增强体和基体高，那么复合材料的弹性模量也越高。

〔⨯〕5、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。

〔√〕6、脱粘是指纤维与基体完全发生别离的现象。

〔⨯〕7、混合法那么可用于任何复合材料的性能估算。

〔⨯〕8、纤维长度l<l c时，纤维上的拉应力达不到纤维的断裂应力。

〔√〕二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。

1、复合材料界面的作用〔B〕A、仅仅是把基体与增强体粘结起来。

B、将整体承受的载荷由基体传递到增强体。

C、总是使复合材料的性能得以改善。

D、总是降低复合材料的整体性能。

2、浸润性〔A、D〕A、当γsl+γlv<γsv时，易发生浸润。

B、当γsl+γlv>γsv时，易发生浸润。

C、接触角θ=0︒时，不发生浸润。

D、是液体在固体上的铺展。

3、增强材料与基体的作用是〔A、D〕A、增强材料是承受载荷的主要组元。

B、基体是承受载荷的主要组元。

C、增强材料和基体都是承受载荷的主要组元。

D、基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用。

4、混合定律〔A〕A、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈线性变化。

B、表示复合材料性能随组元材料体积含量呈曲性变化。

C、表达了复合材料的性能与基体和增强体性能与含量的变化。

D、考虑了增强体的分布和取向。

5、剪切效应是指〔A〕A、短纤维与基体界面剪应力的变化。

B、在纤维中部界面剪应力最大。

C、在纤维末端界面剪应力最大。

D、在纤维末端界面剪应力最小。

6、纤维体积分量一样时，短纤维的强化效果趋于连续纤维必须〔C〕A、纤维长度l=5l c。

B、纤维长度l<5l c。

C、纤维长度l=5-10l c。

D、纤维长度l>10l c。

一、选择题1.以下哪一项不是以增强纤维的类型来分类的聚合物复合材料？（C）A、混杂纤维聚合物复合材料B、天然纤维聚合物复合材料C、短纤维聚合物复合材料D、有机纤维聚合物复合材料2.复合材料进入ACM阶段？（D）A、20世纪80年代B、20世纪50年代C、20世纪60年代D、20世纪70年代3.以下说法哪些是正确的？（ABD）A、共混组分的熔体黏度与配比都会对形态产生影响B、当两种组分中有一种含量小于26％时，这一组分一般来说是分散相C、共混体系熔体黏度的提高，一般会增大分散相的平衡粒径D、共混物的形态，可作为共混组分之间相容性的一种表征4.界面结构与性能特点。

（BCD）A、单分子层，形貌十分复杂B、组成、结构形态复杂C、化学成分很复杂D、化学元素很复杂5.天然纤维物理处理的方法有哪些？（ABDE）A、蒸汽爆破处理B、热处理法C、包覆处理法D、机械改性E、低温等离子体处理6.水对玻璃纤维聚合物复合材料及界面的破坏作用有些哪些？（ABCE）A、水的浸入B、对玻璃纤维表面的腐蚀作用C、水对树脂的降解作用D、水溶胀纤维导致界面脱粘破坏E、产生渗透压导致界面脱粘破坏7.芳纶纤维利用等离子体表面处理，哪些说法是正确的？（ABC）A、不需加入引发剂、溶剂，污染少；B、设备简单、操作易行；C、受等离子体类型和时间影响D、抗拉强度随处理时间延长而线性上升8.粉体表面改性的目的。

（BCDE）A、降低成本B、提高相容性C、改善分散性D、赋予功能性E、提高附加值9.确定增韧粒子的粒径最佳尺度的途径？（ABC）A、增韧体系中增韧粒子有足够多的数量B、从诱发银纹或剪切带考虑C、从终止银纹的角度考虑D、从终止剪切带的角度考虑10.影响分散相粒径的因素有哪些？（BCD）A、分散机理的影响B、组分配比的影响C、黏度比D、界面张力的影响11.基于平衡粒径表达式，降低平衡粒径的方法有？（ACD）A、提高剪切速率B、提高两相间的界面张力C、提高剪切应力D、提高熔体黏度二、填空题1.通过形态的观测，可以揭示（形态与性能）的关系；从而通过改善共混物的形态，达到提高共混物性能的目的。

一、判断题1、MMC具有比其基体金属或合金更高的比强度和比模量。

（√）2、原位复合MMC的增强材料/基体界面具有物理与化学稳定性。

（√）3、原位复合法制备MMC的基本思路是为了提高增强材料与基体之间的浸润性和减少界面反应。

（√）4、一般，颗粒及晶须增强MMC的疲劳强度及寿命比基体金属或合金高。

（√）5、陶瓷纤维增强MMC的抗蠕变性能高于基体金属或合金。

（√）6、陶瓷基复合材料的制备过程大多涉及温度，因此仅有可承受上述高温的增强材料才可被用于制备陶瓷基复合材料。

（√）7、Y2O3加入到ZTA（zirconia toughening alumina)中是为了促进相变形成单斜晶体。

（×）/C是目前唯一可用于温度高达2800℃的高温复合材料，但必须是在非氧化8、Cf性气氛下。

（√）9、基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。

（×）10、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。

（√）11、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。

（√）12、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。

（√）13、脱粘是指纤维与基体完全发生分离的现象。

（×）14、纤维长度l＜lc时，纤维上的拉应力达不到纤维的断裂应力。

（√）二、选择题1、金属基复合材料通常（BD）A、以重金属做基体B、延性比金属差C、弹性模量比基体低D、较基体具有更高的高温强度2、材料的比模量和比强度越高（A）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、偶联剂是这样一种试剂（AC）A、它既能与纤维反应，又能与基体反应B、它能与纤维反应，但不能与基体反应，也不与基体相容C、它能与纤维反应，不与基体反应，但与基体相容D、它不与纤维反应，但与基体反应或相容4、通常MMC（metal matrix composite)(BC)A、采用高熔点、重金属作为基体B、要比基体金属或合金的塑性与韧性差C、要比基体金属或合金的工作温度高D、要比基体金属或合金的弹性模量低5、原位MMC（BD）A、可以通过压铸工艺制备B、可以通过定向凝固工艺制备C、可以通过扩散结合或粉末法制备D、可以通过直接金属氧化法（DIMOX TM）制备6、单向纤维增强MMC的纵向拉伸模量（AD）A、随纤维体积含量的增加而增加B、与纤维体积含量无关，而与纤维和基体的模量有关C、与横向拉伸模量相同D、与基体的模量有关7、在体积含量相同的情况下，SiC晶须与颗粒增强MMC（B）A、具有基本相同的抗拉强度和屈服强度B、具有基本相同的拉伸模量C、具有基本相同的断裂韧性D、具有基本相同的抗蠕变性能8、MMC制备工艺中，固态发和液态法相比（A）A、增强材料与基体浸润性要求可以降低B、增强材料在集体中分布更均匀C、增强材料仅局限于长纤维D、增强材料/基体界面反应更剧烈（如果存在界面反应时）9、为了改善增强材料与基体浸润性，制备MMC时，可以通过（ABD）A、基体合金化，以降低液态基体的表面张力B、基体合金化，以增加液态基体与增强材料的界面能C、涂层，增加增强材料的表面能D、涂层，降低增强材料的表面能10、MMC中，目前典型的增强材料/基体界面包括有（ABC）/AlA、不发生溶解，也不发生界面反应，如BfB、不发生溶解，但发生界面反应，如B/Tif/AlC、极不容易互相浸润，但能发生强烈界面反应，如Cf/AlD、既容易互相浸润，又不发生界面反应，如SiCf11、相变增韧（BC）A、是由于陶瓷基体中加入的氧化锆由单斜相转变为四方相B、是由于陶瓷基体中加入的氧化锆由四方相转变为单斜相C、其增韧机理是陶瓷基体由于氧化锆相变产生了微裂纹D、总是导致陶瓷基复合材料的强度下降12、选择C/C高温抗氧化涂层材料的主要关键是（C）A、涂层材料的熔点高B、涂层材料高温抗氧化性和热膨胀系数C、涂层的氧扩散渗透率极低和与C/C的热膨胀系数匹配性D、涂层材料高温挥发性。

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<lc 时,纤维上的拉应力达不到纤维的断裂应力√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<ygs时,易发生浸润)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)。

复合材料成形部分-复习习题一、填空题：1）、复合材料主要组成部分有基体、增强体。

2）、金属粉末的常用制备方法：雾化法、机械粉碎法、还原法、气相沉积法。

3）、陶瓷粉体烧结影响因素有：粉体颗粒度、外加剂作用、烧结温度和时间、烧结气氛、成形压力。

4）、粉末材料成形工艺主要有：粉末冶金、压制成形、注射成形、复合成形。

5）、热塑性塑料制品注射成型过程可分为合模、注射、保压、冷却、脱模等几个工序。

6）、注射成型制品的主要缺陷是翘曲，过度充填是引起该缺陷最常见的原因之一。

7）、金属基复合材料基体的选择原则：金属基复合材料的使用要求、金属基复合材料组成的特点、基体金属与增强体的相容性。

8）、金属基的液态制造技术有：真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、热喷涂法等。

二、选择题：1、以下介质一般不作为冷等静压的压力介质是（ C ）：A油B水C氩气 D 乳化液2、以下不属于热固性复合材料固化工艺特点的是（ D ）：A 树脂分子与固化剂分子形成活化中间体B 树脂分子与固化剂分子交联C 树脂分子与固化剂分子交联固化，形成三维网状结构D 一个可逆的动态过程3、以下金属基复合材料制备技术中，不属于液体制造技术的是（B ）：A 压力浸渍B 沉积法C 挤压、搅拌铸造D 粉末冶金4、以下性质中不属于陶瓷基复合材料的主要特性是（ D ）：A 耐高温B 抗腐蚀C 高强度D 延展性5、以下不属于金属注射成形工艺技术优点的是（B ）：A 产品性能各项同性B 采用少量粘结剂C 可制造粉末冶金无法制造的产品D产品尺寸精度高6、聚合物基复合材料制备的大体过程不包括（ D ）：A 预浸渍制造B 制件的铺层C 固化及后加工处理D 干燥7、粉末材料主要模压成形工艺不包括（ A ）：A 注射成形B 温压成形C 热压成形D 模压成形三、判断1 、过程综合指工艺流程的缩短化。

（对）2 、相比于机械粉碎法，雾化法是一种简便且经济的粉末生产方法。

复合材料复习题答案一、选择题1. 复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，其中一种材料通常具有（）。

A. 良好的机械性能B. 高熔点C. 良好的化学稳定性D. 良好的电绝缘性答案：A2. 以下哪项不是复合材料的优点？A. 轻质B. 高强度C. 易加工D. 耐腐蚀答案：C3. 复合材料中增强材料的主要作用是（）。

A. 提供形状B. 提供韧性C. 提供强度D. 提供耐腐蚀性答案：C4. 复合材料的界面相通常具有以下哪个特性？A. 良好的粘合性B. 良好的导电性C. 良好的导热性D. 良好的透光性答案：A5. 以下哪种材料不属于复合材料？A. 碳纤维增强塑料B. 玻璃纤维增强塑料C. 铝合金D. 陶瓷基复合材料答案：C二、填空题6. 复合材料的分类方法很多，根据增强材料的不同，可以分为________、________和________等。

答案：纤维增强材料、颗粒增强材料、层状增强材料7. 复合材料的制备方法主要有________、________和________等。

答案：热压成型、树脂传递成型、拉挤成型8. 复合材料的界面相是复合材料中增强材料与基体材料之间的________，它对复合材料的性能有重要影响。

答案：过渡层9. 复合材料的力学性能主要取决于增强材料的________、________和________。

答案：类型、含量、排列方式10. 复合材料在航空航天领域的应用非常广泛，例如________、________和________等。

答案：飞机结构、卫星结构、火箭结构三、简答题11. 简述复合材料的一般性能特点。

答案：复合材料通常具有轻质、高强度、高刚度、良好的疲劳性能和耐腐蚀性能等特点。

此外，复合材料的热膨胀系数较低，可以设计成具有特定性能的特定形状。

12. 描述复合材料的界面相在复合材料中的作用。

答案：界面相在复合材料中起着至关重要的作用。

它不仅影响增强材料与基体材料之间的粘合强度，还影响复合材料的整体性能。

复合材料导论习题集一、通过本课程的学习，你想从事哪个领域的复合材料的研究？你的研究思路是什么？试写出研究的方案和计划，及其可行性和前沿性。

答案：航空领域碳纤维复合材料龍着航仝航犬科李技术的十断诳玄S 促逐了新科旳隹速合屣”垂中尤以先班至令科科旳没屣區为奂出.目前主些捋育孜耳迪空和橈呈的砌軒”隹、磁妾F雄七开经咎MS渥旳冥呑材洋牡耐启血的歼绝埠&逅如盍些宴 &村餐—I定乌區G村将匚梯75E功I能基&林科存. 飞机不U卫工刚1£科*4鞅护应旦?左、遍ME两、耐丙诅“耐脸0・运牡册却旳乐你命H* 新*T科址用才有隹血举决" 豆合申才梅貝令-顾号:羟. 牧匠档勺比应氏巫、I4S 傑壬较#班应性，抗1»號\导热*瞒瑟、隔秤*淞振七耐围怦泌°型11時白勺耐雄他性■班电舐旄殴涯H* 磁性"林科■性合是白勺E■眾汁性，带11备的灵潸佳干II易出口11 性誉時点创iSp机〜火奋、妙tk 乜打密寻千事共甜旳百科包二、常见的复合材料的种类？（至少回答4种）1、功能复合材料2、陶瓷基复合材料3、金属基复合材料4、聚合物基纳米复合材料、5、碳碳复合材料6、仿生基复合材料，7、水泥基复合材料三、复合材料的特点:1、复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的；2、复合材料是以人工制造而非天然形成的（区别于具有某些复合材料形态特征的天然物质）3、组成复合材料的某些组分在复合后仍然保持其固有的物理和化学性质（区别于化合物和合金）；4、复合材料的性能取决于各组成相性能的协同。

复合材料具有新的、独特的和可用的性能，这种性能是单个组分材料性能所不及或不同的；5、复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料。

四、复合材料性能的决定因素有哪些?复合材料的性能取决于组分材料的种类、性能、含量和分布。

主要包括：增强体的性能和它的表面物理、化学状态；基体的结构和性能；增强体的配置、分布和体积含量。

复合材料一、选择题（单选题）。

1.复合材料的优点是①强度高，②质量轻，③耐高温，④耐腐蚀A.①④B.②③C.①②④D.①②③④2.符合材料中往往有一种作为基体，另一种材料作为A.增塑剂B.发泡剂C.防老剂D.增强剂3.硅酸铜钡是当今用最新科学技术手段合成的一种物质应用于制造唐三彩等彩色陶瓷，颜色非常艳丽，然而科学家发现，我国唐朝的兵马俑用的是一种颜料竟然也是硅酸铜钡。

根据以上事实推测硅酸铜钡的叙述错误的是A.易溶于水B.属于硅酸盐材料C.属于纯净物D.质软易变形4.人类历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代的重要标志。

从20世纪50年代金属材料占绝对有时到21世纪已经形成金属材料、聚合物材料、陶瓷材料和复合材料四大类工程材料平分秋色的格局。

下列材料的有关叙述正确的是A.传统无机非金属材料具有耐高温、抗腐蚀、耐冲击的优点B.我国从唐代开始就能制造陶瓷C.人类制造出的第一种材料是水泥D.唐三彩、砂锅、蒸发皿、表面皿都属于陶瓷制品5.下列材料的特性及用途叙述不正确的是A.氯化铝陶瓷具有两性，可用来制造人造牙齿B.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热，可用来制造柴油机C.光导纤维传导光的性能很强，是非常好的通讯材料D.人造刚玉硬度高，用于制造刚玉球磨机6.下列叙述正确的是A.SiO2不属于无机非金属材料B.金属不能作为结构材料C.玻璃也是一种新型非金属材料D.C60也是一种材料纳米材料是指在10-9-10-7m尺寸的材料。

这种材料由于尺寸很小，因而具有许多与传统材料截然不同的性质，例如通常的金属材料大多是银白色有金属光泽的，而纳米金属材料却是黑色的。

据预测，纳米材料和纳米技术会引起生产和日常生活各方面的革命性变化，是21世纪新技术发展的前沿。

根据以上材料回答7-8题7.1纳米（1nm）是A.1⨯10-7mB.1⨯10-8mC. 1⨯10-9mD. 1⨯10-10m8.原子的直径处于下列哪一种数量级A.1⨯10-8mB.1⨯10-9mC.1⨯10-10mD.1⨯10-11m9.随着社会的发展，复合材料是一种新型的有发展前途的材料，目前复合材料最主要的应用领域是A.高分子分离膜B.人类的人工器官C.宇宙航空材料D.新型药物10.复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因在于A.复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化B.复合材料的使用可以使导弹的质量减轻C.复合材料的使用可以使导弹能承受超高强度的改变D.复合材料的使用可以使导弹能承受温度的剧烈变化二、非选择题。