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复合材料练习题第一章 绪论一、选择题：从A 、B 、C 、D 当选择出正确的答案。
1．混杂复合材料（ ）A ．仅指两种以上增强材料组成的复合材料B ．是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料C ．总被以为是两向编织的复合材料D ．一样为多层复合材料 2．玻璃钢是（ ）A ．玻璃纤维增强A1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。
3．功能复合材料（ ）A ．是指由功能体和基体组成的复合材料。
B ．包括各类力学性能曲复合材料。
C ．包括各类电学性能的复合材料。
D ．包括各类声学性能的复合材料。
4．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 ．制作同一零件的自重越小、刚度越小。
D ．制作同一零件的自重越大、刚度越小。
5．以下图中属于短纤维增强的复合材料是（ ）二、复合材料为何具有可设计性？简述复合材料设计的意义。
ABCD组分的选择、各组分的含量及散布设计、复合方式和程度、工艺方式和工艺条件的操纵等均阻碍复合材料的性能，给予复合材料的可设计性。
意义：①每种组分只奉献自己的优势，躲开自己的缺点。
②由一组分的优势补偿另一组分的缺点，做到性能互补。
③使复合材料取得一种新的、优于各组分的性能（叠加效应）。
优胜劣汰、性能互补、推陈出新。
第二章复合材料的界面一、选择题：从A、B、C、D当选择出正确答案。
1．复合材料界面的作用（）A．仅仅是把基体与增强体粘结起来。
B．将增强体经受的载荷由基体传递到增强体。
C．老是使复合材料的性能得以改善。
D．老是降低复合材料的整体性能。
2．浸润性（）A．当γSL+γLG＜γSG时，易发生浸润。
B．当γSL+γLG＞γSG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．增强材料是经受载荷的要紧组元。
B．基体是经受载荷的要紧组元。
一、判断题：1、复合材料是由两个以上组元材料化合而成。
（）2、层板复合是一种由颗粒增强的复合材料。
（）3、应用最广泛的复合材料是金属基复合材料。
（）4、复合材料具有可设计性。
（）5、竹子、贝壳是天然的复合材料。
（）6、玻璃钢是玻璃纤维增强的树脂基复合材料，问世于1940s。
（）7、比强度和比模量分别是材料的强度、弹性模量与其密度的比值。
（）8、基体与增强体界面在高温使用过程中不会发生变化。
（）9、浸润性是基体与增强体间粘结的充分条件。
（）10、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但不是充分条件。
（）11、界面结合强度过高，复合材料易发生脆性断裂。
（）12、脱粘是指纤维与基体发生完全分离的现象。
（）13、混合法则：P c = P m V m+ P r V r可用于各种复合材料的性能估计。
（）14、纤维长度l < l c时，纤维上作用的应力永远达不到其抗拉强度。
（）15、天然纤维都是有机的，而无机纤维均需人工合成。
（）16、UHMWPE纤维是所有增强体纤维中密度最小的。
（）17、玻纤是晶态玻璃制成的细丝，其晶粒尺寸约30 μm。
（）18、单晶Al2O3f仅有一种晶态结构，即：α-Al2O3。
（）19、多晶Al2O3f仅有一种晶体结构，即：γ -Al2O3。
（）20、B f既可用CVD法制备，也可用溶液化学方法结合烧结制备。
（）21、制备SiC f采用PAN 作为先驱体。
（）22、纤维表面处理的目的是使其表面光洁度提高。
（）23、Kevlar 纤维平行于其轴向上其热膨胀系数小于零。
（）24、乘积效应属于传递效应的一种。
（）25、Ni3Al属于Berthollide 型金属间化合物。
（）26、Cu3Au、Fe3Al、Ti3Al、Ni3Al 都是Kurnakov型金属间化合物。
（）27、体积分数相同时，SiC w的增强效果优于SiC p。
（）28、体积分数相同时，SiC w的增强效果不如SiC p。
复合材料概论复习提要一、名词解释1、复合材料2、基体3、增强体4、聚合物基复合材料5、金属基复合材料6、陶瓷基复合材料7、水泥基复合材料8、碳/碳复合材料9、玻璃钢10、脱模剂11、复合材料的蠕变12、CVD13、玻璃纤维14、碳纤维15硼纤维16氧化铝纤维17、晶须18、A玻纤、E玻纤、S玻纤、M玻纤19玻璃纤维增强环氧树脂20玻璃纤维增强酚醛树脂21玻璃纤维增强聚酯树脂22、单模、对模23、等代设计法。
24、水泥二、重要知识点1、复合材料中的基体有三种主要作用。
2、复合材料的界面的作用和效应。
3、复合材料的可设计性以及意义、如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料。
4、增强材料的表面处理、沃兰（V olan）的结构式，沃兰和有机硅烷对玻纤表面处理的机理。
5、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶的生产过程以及性能（优点和缺点）、表面处理方法。
6、不饱和聚酯树脂的固化过程以及性能（优缺点）。
7、玻璃纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强酚醛树脂、玻璃纤维增强聚酯树脂主要性能。
8、铝基复合材料的制造与加工。
9、陶瓷基复合材料的使用温度范围。
10、晶须或者纤维增韧陶瓷基复合材料的制造工艺和成型加工方法。
11、RTM成型工艺、模压成型工艺和手糊成型工艺。
12、在连续玻璃纤维及其制品的制造过程中，拉丝时要用浸润剂的原因。
13、金属基纤维复合材料的界面结合形式以及影响界面稳定性的因素。
14、晶须增韧陶瓷基复合材料的强韧化机理。
复合材料题库复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
随着科技的不断发展，复合材料在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域得到了广泛的应用。
为了帮助大家更好地了解和掌握复合材料的相关知识，以下是一个复合材料题库。
一、选择题1、以下哪种材料不属于复合材料？（）A 钢筋混凝土B 铝合金C 碳纤维增强复合材料D 玻璃纤维增强塑料2、复合材料的优点不包括（）A 高强度B 高模量C 良好的耐腐蚀性D 成本低3、常见的增强纤维有（）A 玻璃纤维B 碳纤维C 芳纶纤维D 以上都是4、以下哪种树脂常用于复合材料的基体？（）A 环氧树脂B 酚醛树脂C 不饱和聚酯树脂D 以上都是5、复合材料的界面性能对其力学性能有着重要的影响，界面的作用不包括（）A 传递载荷B 阻止裂纹扩展C 降低材料强度D 协调变形二、填空题1、复合材料按基体材料分类，可分为______、＿_____和______。
2、碳纤维增强复合材料的性能特点包括______、＿_____和______。
3、复合材料的成型方法有______、＿_____、＿_____等。
4、玻璃纤维增强复合材料的主要缺点是______。
5、影响复合材料性能的因素有______、＿_____、＿_____等。
三、简答题1、简述复合材料的定义和特点。
答：复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
其特点包括：比强度和比模量高；可设计性强，能够根据不同的使用要求进行优化设计；抗疲劳性能好；良好的耐腐蚀性和高温性能等。
2、分析复合材料中增强体和基体的作用。
答：增强体的作用主要是承担载荷，提高复合材料的强度和刚度。
基体的作用包括将增强体粘结在一起，传递和分配载荷，保护增强体免受环境的影响，并赋予复合材料一定的形状和尺寸稳定性。
3、简述复合材料的界面结合类型及其特点。
答：复合材料的界面结合类型主要有机械结合、物理结合和化学结合。
复合材料复习题●复合材料的概念：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
复合材料的特点（树脂基，金属基，金属基设计，代号）(1)复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面。
(2)复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能。
(3)复合材料具有可设计性。
●影响复合材料的因素：复合材料中增强体与基体界面的性能界面的好坏将直接影响到复合材料的综合性能。
复合材料的结构及成型技术基体的性能增强材料的性能树脂基（RMC）：1.比强度和比模量高2.良好的抗疲劳性能3.减振性能好4.过载安全性好5、具有多种功能性6、有很好的加工工艺性7.各向异性和性能可设计性8.材料与结构的统一性缺点：1、耐高温稳定性和老化性差；2、层间剪切强度低；3、材料强调的一致性不足；4、高性能复合材料的价格较高，主要用于尖端领域或奢侈品。
金属基（MMC）：1、比强度和比模量高见教材图1-1（P5）2、良好的导热、导电性3、热膨胀系数小、尺寸稳定性高4、高温性能和耐磨性能优5、不吸潮、老化性能好缺点：成型加工困难，质量较重复合材料分类（基体，增强材料）增强按照纤维的类型，纤维增强复合材料分：①玻璃纤维复合材料；②碳纤维复合材料③有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、聚烯烃纤维等）复合材料；④金属纤维（如钨丝、不锈钢丝等）复合材料；⑤陶瓷纤维（如氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等）复合材料。
①结构复合材料；结构复合材料主要是作为承力结构使用的复合材料，主要用于制造受力构件；它基本上是由能承受载荷的增强体组元与能联接增强体成为整体承载同时又起分配与传递载荷作用的基体组元构成。
结构复合材料又可按基体材料类型和增强体材料类型来分类②功能复合材料按基体类型分类聚合物基复合材料按增强体类型分类叠层式复合材料金属基复合材料片材增强复合材陶瓷基复合材料颗粒增强复合材料水泥基复合材料纤维增强复合材料碳基复合材料先进复合材料定义及发展：先进复合材料是比原有的通用复合材料有更高性能的复合材料。
复合材料概论习题集一、解释名词与术1.碳/碳复合材料: C/C复合材料是碳纤维增强炭基复合材料的简称,也是一种高级复合材料。
它不仅具有石墨材料的固有本性,而且还具有碳纤维复合材料的优异性能。
2.纤维增强水泥:以水泥为基体与纤维组合得到拥有抗裂性和抗冲击能力更好的新型复合材料。
3.先进复合材料:早期发展出现的复合材料,由于性能相对比较低,生产量大,适用面广,可称之为常用复合材料。
后来随着高技术发展的需要,在此基础上又发展出性能高的复合材料成为先进复合材料。
4.片状模塑料:是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗纱或玻璃纤维毡,并在两面用聚乙烯或聚膜包覆起来形成的片状模压成型材料。
5.凯芙拉纤维:凯芙拉纤维属芳族聚酰胺类有机纤维,属于一种液态结晶性棒状分子,它具有非常好的热稳定性,抗火性,抗化学性,绝缘性,以及高强度及模数。
6.环氧树脂:凡是含有二个以上环氧基的高聚物统称为环氧树脂。
7.安全系数:水工建筑物、结构或构件的抗破坏强度与设计荷载效应组合的比值,它是建筑物、结构或构件的安全储备的指标。
8.氧指数:是指在规定的条件下,材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度。
9.ABS树脂:ABS树脂是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
10.团状模塑料:其主要原料由GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD (填料)以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。
有优良的电气性能,机械性能,耐热性,耐化学腐蚀性,又适应各种成型工艺。
11.缠绕工艺:将浸过树脂胶液的连续纤维或布带,按照一定规律缠绕到芯模上,然后固话脱模成为增强塑料制品的工艺过程。
12.湿法缠绕:是将纤维集束(纱式带)浸胶后,在张力控制下直接缠绕到芯模上。
13.干法缠绕:是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带,在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。
复合材料复习题库9・ The transverse tensile strength of an aligned continuous fibre composite(A)is obtained when testing normal to(垂直于)the fibre axis,(B)is obtained when testing parallel to (平行于) the fibre axis,(C)is the lowest tensile stength,(D)is the highest tensile strength,(E)depends mainly on the properties of the matrix and of the fibre- matrix interface,(G) dep ends mainly on the properties of the fibres.Each of the sentences in questions 11 to 14 consists of an assertion followed by a reason. Answer: (A)if both assertion and reason are true statements and the reason is a correct explanation of the assertion，(B)if both assertion and reason are true statements but the reason is not a true explanation of the assertion,(C)if the assertion is true but the reason is a false statement,(D)if the assertion is false but the reason is a true statement,(E)if both the assertion and reason are false statements.The coefficient of thermal expansion of an MMC with a ceramic reinforcement is less than that of the matrix because the coefficient of thermal expansion of a ceramic is usually less than that of a metal.12.Gen erally rein forcing a metal degrades both ductility and tough ness because there is an in crease in Youngs modulus ・13.Unfortun ately reinf orceme nt of a metal markedly reduces the fatigue resista nee because cracks are readily formed within the reinforcement.14.The specific stren gth and modulus of a silic on carbide particle(碳化硅米立子)rein forced aluminium alloy are superior to those of the matrix because silicon carbide is more dense than the com mon aluminium alloys.9.A,C,E: 11. A; 12. B; 13. E; 14. B;9.Reinforcing alumina with SiC whiskers ABE enhan ces the thermal shock resista nee, lowers thecoefficient of thermal expansion, decreases the thermal conductivity, in creases the den sity improves the toughness..lO.The room temperature tensile stress-strain curves in Figure 4.35 are for LAS-SiC fibre composites. The break-down of linearity in the curves at the point marked M is due to C(A)plastic deformation associated with dislocation motion,(B)fracture of the fibres,(C)matrix microcracking,(D)viscous flow of a glassy phase,(E)fibre pull-out.A)B)OD )日911. Chemical vapour depositi on of a carb on matrix BEis also commonly known as gas carb on ization, is also commonly known as chemical vapour infiltration, produces a brittle composite with a glassy matrix, is independent of deposition pressure, is dependent on deposition temperature. ABE; 10. C; 11. BE Indicate whether statements 1 to 7 are true or false ・ 1・ Polyester (聚酉旨)tmd epoxy (T 不氧) are examples of thermosets(A) true(B) false2. Phenolie resins known as resoles or one~stage resins require the addition of a curing agontprior to fabrication ・(A) true(B)falseFigure 4.356. 3. Polycarbonate (聚碳酸酯)is an accepted gen eric term for syn thetic polyamides (聚酰胺)(A) true(B) false4・ Hand lay-up (手糊成型)requires little capital equipment but is labour intensive(A) true(B) false5. Figure 5. 24 is a diagram of matchecHdie moulding (对模成型)(A) true(B) falseIt has been estimated tha t over t hree-quar ters of all mat rices of PMCs are thermosets and of these the majority is polyester.(A) true(B) false 7. Although many benefits accrue from reinforcing PEEK (聚瞇瞇铜), unfortunately the creep properties are signific&ntly degraded with the result that PEEK matrix composites cannot be used at temperatures in excess of 40 °C.Reactive components athigh pressureMoulded comp onerdClosed dieFigure 5.24• .^7\—/10AB cD Enz(\- \)/ \)/ \)z \)/ A B c D E • /(\ zl\ /<\ /(X /(X 2 ■ 亠(A) true(B) falseFor each of the st ateme nts of questions 8 to 14, one or more of the comp I etions given are correct. Mark the correct completions.8. Thermosett.ing polymers(A)are also known as thermoplastic polymers, (B)are also known as rubbers, (C)readily cross-link during curing, (D)cannot be cured, (E) cannot be reheated and reshaped9. Thermoplastics(A)are cross-linked polymers, (B)are linear polymers, (C)may have branchod chains, (D)readily flow at elevated temperatures, (E)cannot be reheated and shaped Polyetheretherketone (聚瞇瞇铜) is also known as PEEK, is a type of nylon, is a thermoplastic, is a semi-crystalline polymer, has a high glass-transition temperature of 143 °C 11 Spray-up(A) is faster than hand lay-up,(B) invoIves spraying a non-viscous resin at a preform,(C) invoIves spraying chopped fibres and resin on to a mould,(D) composites have to be rolled to give a smooth surface finish,(E) composites have to be rolled to remove entrapped air,(F) composites have to be vacuum degassed to remove entrapped airPultrusion is a slow labour intensive production method, is particularly suited to the production of large, complex, planar shapes, is used for the production of rods of uniform cross-section, involves pushing fibres into a closed mould containing resin, involves pulling resin impregnated fibres through a heated die.13. The mechanical properties of glass-reinforced epoxies are affected by moisturebecause(A) the epoxy nurtrix becomes more brittle,(B) the water acts as a plasticizer• \7 \)/ \7\7 \)/\1(C) the glass transition temperature is reduced,(D) the epoxy transforms to a weaker polyester,(E) the glass fibres can be degraded.Fatigue crack growth rate in PEEK matrix composites is slower than in monolithie PEEK for the same test conditions, is faster than in monolithie PEEK for the same test conditions, obeys the law of mixtures, obeys the Paris-Erdogan equation, is proportional to the stress intensity factor range raised to a power, is proportional to the square root of the creep modulus.Each of the sentences in questions 15 to 20 consists of an assertion followed by a reason. Answer:(A) if both assertion and reason are true statements and the reason is acorrect explanation of the assertion,(B) if both assertion and reason are true statements but the reason is nota true explanation of the assertion,(C) if the assert ion is true but the reason is a false statement,(D) if the assertion is false but the reason is a true staternent,(E) if both the assertion and reason are false statements15. Thermosets are usually stiffer than thermoplastics because of the strong covale nt. bonding of the cross-links in the thermosets ・16.Many thermoplastics are partially crystal line because thermoplastics cross-link to form a rigid network 17.Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a terpolymer(三元共聚物) because it is a multi-phase moterial.18. The moulds used in resin transFer moulding may be complex, large and made from relatively inexpensive materials such as glass reinforced plastics because only low pressures are employed in the process.19・ Vacuum forming requires matched-dies because, as in vacuum-assisted resin injection, extremely high pressures are involved ・20. The longitudinal stiffness of continuous fibre reinforced epoxy is about 100 GPa irrespective of whether the reinforceme nt is glass, carb on or aramid because the glass-fibre reinforceci epoxy has the highest density.Self-assessment1. A;2. B;3. B,4. A;5. B;6. A;7. B;8. C, E;9. B, C, D; 10. A,C, D, E; 11. A,C,D,E; 12. C, E; 13. B, C, E; 14. A,D, E; 15. A; 16. C;17. B; 1& A; 19. E; 20. D;1 •为什么玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高? 微裂纹假说：玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均匀性，使微裂纹产生的机会减少。
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。
复合材料复习题一、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、陶瓷纤维增强MMC的抗蠕变性能高于基体金属或合金。
（）3、Kevlar纤维具有负的热膨胀系数。
（）4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。
（）5、陶瓷复合材料中，连续纤维的增韧效果远远高于颗粒增韧的效果。
（）6、聚乙烯纤维是所有合成纤维中密度最低的纤维。
（）7、比强度和比模量是材料的强度和模量与其密度之比。
（）8、界面间粘结过强的复合材料易发生脆性断裂。
（）9、氧化铝纤维仅有-Al2O3晶体结构。
（）10、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。
（）11、纤维表面处理是为了使纤维表面更光滑。
（）11、所有的天然纤维是有机纤维，所有的合成纤维是无机纤维。
（）12、石墨纤维的含碳量、强度和模量都比碳纤维高。
（）13、基体与增强体的界面在高温使用过程中不发生变化。
（）14、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的丝芯上形成的。
（）15、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。
（）16、单向增强和三维增强的Cf/C的力学与物理性能（热膨胀、导热）为各向同性。
（）17、采用硼类添加剂，如B2O3、B4C等，Cf/C的抗氧化温度可提高到600℃左右。
（）18、目前，高温抗氧化保护涂层已可使Cf/C安全使用温度达1650℃，在更高温度下只能起短时保护作用。
（）19、陶瓷基复合材料的最初失效往往是陶瓷基体的开裂。
（）20、浸润性是基体与增强体间粘结的必要条件，但非充分条件。
（）21、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。
（）22、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。
（）23、陶瓷基复合材料的制备过程大多涉及高温，因此仅有可承受高温的增强材料才可被用于制备陶瓷基复合材料。
（）24、复合材料具有可设计性。
（）25、玻璃陶瓷是含有大量微晶体的陶瓷。
（）26、Cf/C是目前唯一可用于温度高达2800℃的高温复合材料，但必须是在非氧化性气氛下。
（）27、一般沉积碳、沥青碳以及树脂碳在偏光显微镜下具有相同的光学特征，即各向同性。
复合材料复习题库9. The transverse tensile strength of an aligned continuous fibre composite(A) is obtained when testing normal to(垂直于) the fibre axis,(B) is obtained when testing parallel to（平行于）the fibre axis,(C) is the lowest tensile stength,(D) is the highest tensile strength,(E) depends mainly on the properties of the matrix and of the fibre- matrix interface,(G) depends mainly on the properties of the fibres.Each of the sentences in questions 11 to 14 consists of an assertion followed bya reason. Answer:(A) if both assertion and reason are true statements and the reason is a correct explanation of the assertion,(B) if both assertion and reason are true statements but the reason is not a true explanation of the assertion,(C) if the assertion is true but the reason is a false statement,(D) if the assertion is false but the reason is a true statement,(E) if both the assertion and reason are false statements.11. The coefficient of thermal expansion of an MMC with a ceramic reinforcement is less than that of the matrix because the coefficient of thermal expansion of a ceramic is usually less than that of a metal.12. Generally reinforcing a metal degrades both ductility and toughness because there is an increase in Young's modulus.13. Unfortunately reinforcement of a metal markedly reduces the fatigue resistance because cracks are readily formed within the reinforcement.14. The specific strength and modulus of a silicon carbide particle(碳化硅粒子) reinforced aluminium alloy are superior to those of the matrix because silicon carbide is more dense than the common aluminium alloys.9. A,C,E; 11. A; 12. B; 13. E; 14. B;9.Reinforcing alumina with SiC whiskers ABE(A) enhances the thermal shock resistance,(B) lowers the coefficient of thermal expansion,(C) decreases the thermal conductivity,(D) increases the density(E) improves the toughness..10.The room temperature tensile stress-strain curves in Figure 4.35 are for LAS-SiC fibre composites. The break-down of linearity in the curves at the point marked M is due to C （A）plastic deformation associated with dislocation motion,(B)fracture of the fibres,(C)matrix microcracking,(D)viscous flow of a glassy phase,(E)fibre pull-out.11.Chemical vapour deposition of a carbon matrix BE(A) is also commonly known as gas carbonization,(B) is also commonly known as chemical vapour infiltration,(C) produces a brittle composite with a glassy matrix,(D) is independent of deposition pressure,(E) is dependent on deposition temperature.9.ABE;10.C;11.BEIndicate whether statements 1 to 7 are true or false.1.Polyester(聚酯) and epoxy（环氧） are examples of thermosets(A)true(B)false2.Phenolic resins known as resoles or one-stage resins require the addition ofa curing agent prior to fabrication.(A) true(B) false3.Polycarbonate（聚碳酸酯）i s an accepted generic term for synthetic polyamides （聚酰胺）(A)true(B)false4.Hand lay-up（手糊成型）r equires little capital equipment but is labour intensive(A)true(B)false5.Figure 5.24 is a diagram of matched-die moulding（对模成型）(A)true(B)false6.It has been estimated that over three-quarters of all matrices of PMCs are thermosets and of these the majority is polyester.(A)true(B)false7.Although many benefits accrue from reinforcing PEEK（聚醚醚铜）, unfortunately the creep properties are significantly degraded with the result that PEEK matrix composites cannot be used at temperatures in excess of 40 ℃.(A)true(B)falseFor each of the statements of questions 8 to 14, one or more of the completions given are correct. Mark the correct completions.8.Thermosetting polymers(A)are also known as thermoplastic polymers,(B)are also known as rubbers,(C)readily cross-link during curing,(D)cannot be cured,(E)cannot be reheated and reshaped9.Thermoplastics(A)are cross-linked polymers,(B)are linear polymers,(C)may have branched chains,(D)readily flow at elevated temperatures,(E)cannot be reheated and shapedI0. Polyetheretherketone(聚醚醚铜)(A)is also known as PEEK,(B)is a type of nylon,(C)is a thermoplastic,(D)is a semi-crystalline polymer,(E)has a high glass-transition temperature of 143 ℃11 Spray-up(A)is faster than hand lay-up,(B)involves spraying a non-viscous resin at a preform,(C)involves spraying chopped fibres and resin on to a mould,(D)composites have to be rolled to give a smooth surface finish,(E)composites have to be rolled to remove entrapped air,(F)composites have to be vacuum degassed to remove entrapped air12.Pultrusion(A)is a slow labour intensive production method,(B)is particularly suited to the production of large, complex, planar shapes,(C)is used for the production of rods of uniform cross-section,(D)involves pushing fibres into a closed mould containing resin,(E)involves pulling resin impregnated fibres through a heated die.13.The mechanical properties of glass-reinforced epoxies are affected by moisture because(A)the epoxy matrix becomes more brittle,(B)the water acts as a plasticizer(C)the glass transition temperature is reduced,(D)the epoxy transforms to a weaker polyester,(E)the glass fibres can be degraded.14.Fatigue crack growth rate in PEEK matrix composites(A)is slower than in monolithic PEEK for the same test conditions,(B)is faster than in monolithic PEEK for the same test conditions,(C)obeys the law of mixtures,(D)obeys the Paris-Erdogan equation,(E)is proportional to the stress intensity factor range raised to a power,(F)is proportional to the square root of the creep modulus.Each of the sentences in questions 15 to 20 consists of an assertion followed by a reason. Answer:(A)if both assertion and reason are true statements and the reason is acorrect explanation of the assertion,(B)if both assertion and reason are true statements but the reason is nota true explanation of the assertion,(C)if the assertion is true but the reason is a false statement,(D)if the assertion is false but the reason is a true statement,(E)if both the assertion and reason are false statements.15.Thermosets are usually stiffer than thermoplastics because of the strong covalent bonding of the cross-links in the thermosets.16.Many thermoplastics are partially crystalline because thermoplasticscross-link to form a rigid network17.Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) is a terpolymer(三元共聚物) because it is a multi-phase material.18.The moulds used in resin transfer moulding may be complex, large and made from relatively inexpensive materials such as glass reinforced plastics because only low pressures are employed in the process.19.Vacuum forming requires matched-dies because, as in vacuum-assisted resin injection, extremely high pressures are involved.20.The longitudinal stiffness of continuous fibre reinforced epoxy is about 100 GPa irrespective of whether the reinforcement is glass, carbon or aramid because the glass-fibre reinforced epoxy has the highest density.Self-assessment1. A;2. B;3. B,4. A;5. B;6. A;7.B;8. C,E;9. B,C,D; 10. A,C,D,E; 11. A,C,D,E; 12. C,E; 13. B,C,E; 14. A,D,E; 15. A; 16. C;17. B; 18. A; 19. E; 20. D;1.为什么玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高？微裂纹假说：玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均匀性，使微裂纹产生的机会减少。
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。
复合材料的性能还取决于复合材料的制造工艺条件、复合方法、零件几何形状和使用环境条件。
五、复合材料的应用领域主要有哪些？(1)在航空、航天方面的应用由于复合材料的轻质高强持性，使其在航空航天领域得到广泛的应用。
在航空方面，主要用作战斗机的机冀蒙皮、机身、垂尾、副翼、水平尾冀、雷达罩、侧壁板、隔框、翼肋和加强筋等主承力构件。
(2)在交通运输方面的应用由复合材料制成的汽车质量减轻，在相同条件下的耗油量只有钢制汽车的1／4，而且在受到撞击时复合材料能大幅度吸收冲击能量，保护人员的安全。
用复合材料制造的汽车部件较多，如车体、驾驶室、挡泥板、保险杠、引擎罩、仪表盘、驱动轴、板黄等。
随着列车速度的不断提高，火车部件用复合材料来制造是最好的选择。
复合材料常被用于制造高速列车的车箱外壳、内装饰材料、整体卫生间、车门窗、水箱等。
(3)在化学工业方面的应用在化学工业方面，复合材料主要被用于制造防腐蚀制品。
聚合物基复合材料具有优异的耐腐蚀性能。
例如，在酸性介质中，聚合物基复合材料的耐腐蚀性能比不锈钢优异得多。
(4)在电气工业方面的应用聚合物基复合材料是一种优异的电绝缘材料，被广泛地用于电机、电工器材的制造，如绝缘板、绝缘管、印刷线路板、电机护环、槽楔、高压绝缘子、带电操作工具等。
(5)在建筑工业方面的应用玻璃纤维增强的聚合物基复合材料(玻璃钢)具有力学性能优异，隔热、隔声性能良好，吸水率低，耐腐蚀性能好和装饰性能好的特点，因此，它是一种理想的建筑材料。
在建筑上，玻璃钢被用作承力结构、围护结构、冷却塔、水箱、卫生洁具、门窗等。
(6)在机械工业方面的应用复合材料在机械制造工业中，用于制造各种叶片、风机、各种机械部件如齿轮、皮带轮和防护罩等。
用复合材料制造叫片具力制造容易、质量轻、耐腐蚀等优点，各种风力发电机叶片都是由复合材料制造的。
(7)在体育用品方面的应用在体育用品方面，复合材料被用于制造赛车、赛艇、皮艇、划桨、撑杆、球拍、弓箭、雪橇等。
六、聚合物基体的作用有哪些？聚合物基体是复合材料的一个必需组分。
在复合材料成型过程中，基体经过复杂的物理、化学变化过程，与增强体系复合成具有一定形状的整体，因而整体性能直接影响复合材料性能。
①将增强体系粘合成整体并使增强体系位置固定，在增强体系间传递载荷，并使载荷均衡；②基体决定复合材料的一些性能。
如复合材料的高温使用性能（耐热性）、横向性能、剪切性能、耐介质性能（如耐水、耐化学品性能）等；③基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。
④基体保护增强体系免受各种破坏。
此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。
七、聚合物基体材料的分类：用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法，如按树脂热行为可分为热固性及热塑性两类热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮等，它们是一类线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工成型而无任何化学变化。
热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等，它们在制成最终产品前，通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。
八、复合材料的增强材料：在复合材料中，粘结在基体内以改进其机械性能的高强度材料称为增强材料。
增强材料有时也称作增强体、增强剂等。
增强材料共分为三类：1、纤维及其织物，纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分。
纤维不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度，而且能减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。
复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。
纤维可分为有机纤维和无机纤维2、晶须，晶须（Whiskers）是在人工控制条件下，以单晶形式生长成的一种纤维。
直径一般为几微米，长几十微米，是一种无缺陷的理想完整晶体。
晶须可用作高性能复合材料的增强材料，以增强金属、陶瓷和聚合物。
晶须是目前已知纤维中强度最高的一种，其机械强度几乎等于相邻原子间的作用力。
3、颗粒。
用以改善复合材料力学性能、提高断裂性、耐磨性和硬度、增进耐腐蚀性能的颗粒状材料，称为颗粒增强体。
颗粒增强体的特点：（1）选材方便，可根据不同的性能要求选用不同的颗粒增强体。
（2）颗粒增强体成本低，易于批量生产。
颗粒在聚合物中还可以用作填料，目的是降低成本，提高导电性、屏蔽性或耐磨性。
九、拉挤成型的优点①生产效率咼，易于实现自动化；②制品中增强材料的含量一般为40％--80％，能够充分发挥增强材料的作用，制品性能稳定可靠；③不需要或仅需要进行少量加工，生产过程中树脂损耗少；④制品的纵向和横向强度可任意调整，以适应不同制品的使用要求，其长度可根据需要定长切割。
十、粉末冶金法五大优点：①热等静压或烧结温度低于金属熔点，因而由咼温引起的增强材料与金属基体的界面反应少，减小了界面反应对复合材料性能的不利影响。
同时可以通过热等静压或烧结时的温度、压力和时间等工艺参数来控制界面反应。
②可根据性能要求，使增强材料（纤维、颗粒或晶须）与基体金属粉末以任何比例混合，纤维含量最咼可达75%，颗粒含量可达50%以上，这是液态法无法达到的。
③可降低增强材料与基体互相湿润的要求，也降低了增强材料与基体粉未的密度差的要求，使颗粒或晶须均匀分布在金属基复合材料的基体中。
④采用热等静压工艺时，其组织细化、致密、均匀，一般不会产生偏析、偏聚等缺陷，可使孔隙和其他内部缺陷得到明显改善，从而提咼复合材料的性能。
⑤粉未冶金法制备的金属基复合材料可通过传统的金属加工方法进行二次加工。
可以得到所需形状的复合材料构件的毛坯。
十一、注射成型工艺原理注射成型是根据金属压铸原理发展起来的一种成型方法。
该方法是将颗粒状树脂、短纤维送入注射腔内，加热熔化、混合均匀，并以一定的挤出压力，注射到温度较低的密闭模具中，经过冷却定型后，开模便得到复合材料制品。
注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、注射、冷却硬化和脱模等步骤。
加工热固性树脂时，一般是将温度较低的树脂体系（防止物料在进入模具之前发生固化）与短纤维混合均匀后注射到模具，然后再加热模具使其固化成型。
十二、模压成型工艺过程及其优缺点？模压成型工艺过程将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中，闭模后加热使其熔化，并在压力作用下充满模腔，形成与模腔相同形状的模制品；再经加热使树脂进一步发生交联反应而固化，或者冷却使热塑性树脂硬化，脱模后得到复合材料制品。
模压成型工艺优点模压成型工艺有较高的生产效率，制品尺寸准确，表面光洁，多数结构复杂的制品可一次成型，无需二次加工，制品外观及尺寸的重复性好，容易实现机械化和自动化等。
模压成型工艺缺点模具设计制造复杂，压机及模具投资高，制品尺寸受设备限制，一般只适合制造批量大的中、小型制品。
十三、颗粒增强复合材料的要求：(金(1)颗粒应高度弥散均匀地分散在基体中，使其阻碍导致塑性变形的位错运动属、陶瓷基体)或分子链的运动(聚合物基体)。
(2)颗粒直径的大小要合适。
因为颗粒直径过大，会引起应力集中或本身破碎，从而导致材料强度降低；颗粒直径太小，则起不到大的强化作用。
因此，一般粒径为几微米到几十微米(3)颗粒的数量一般大于20％。
数量太少，达不到最佳的强化效果。
(4)颗粒与基体之间应有一定的粘结作用。
十四、纤维增强复合材料的要求：(1)纤维的强度和模量都要高于基体，即纤维应具有高模量和高强度，因为除个别情况外，在多数情况下承载主要是靠增强纤维。
(2)纤维与基体之间要有一定的粘结作用，两者之间结合要保证所受的力通过界面传递给纤维。
(3)纤维与基体的热膨胀系数不能相差过大，否则在热胀冷缩过程中会自动削弱它们之间的结合强度。
(4)纤维与基体之间不能发生有害的化学反应，特别是不发生强烈的反应，否则将引起纤维性能降低而失去强化作用。
(5)纤维所占的体积、纤维的尺寸和分布必须适宜。
一般而言，基体中纤维的体积含量越高，其增强效果越显著；纤维直径越细，则缺陷越小，纤维强度也越高；连续纤维的增强作用大大高于短纤维，不连续短纤维的长度必须大于一定的长度(一般是长径比〉5)才能显示出明显的增强效果。
十五、界面在复合材料中主要的效应？(1)传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。
(2)阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、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，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。
(4)散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。
(5)诱导效应一种物质(通常是增强物)的表面结构使另一种(通常是聚合物基体)与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等。
