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2025复合材料学试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、单项选择题（每题2分，共20分。下列每小题备选答案中，只有一个是符合题意的，请将正确选项的代表字母填写在题后的括号内。）

1.下列哪种材料不属于复合材料的基体？（）

A.树脂

B.金属

C.陶瓷

D.石墨

2.关于复合材料的纤维增强体，下列说法错误的是？（）

A.提供主要承载能力

B.通常具有高强度、高模量

C.是复合材料的成本主体

D.可以单独承受复杂应力

3.复合材料层合板中，[0/90]s铺层的抗拉强度方向是？（）

A.仅在0度方向

B.仅在90度方向

C.在0度和90度方向都相同

D.在0度和90度方向都不好

4.下列哪种界面结合状态有利于复合材料力学性能的发挥？（）

A.完全脱粘

B.弱界面结合

C.强界面结合

D.半脱粘

5.在复合材料中，导致材料性能随时间下降的主要因素是？（）

A.热膨胀

B.环境腐蚀

C.应力腐蚀

D.疲劳断裂

6.下列哪种制造工艺属于接触成型？（）

A.真空袋压成型

B.等离子喷涂

C.透平喷涂

D.模压成型

7.通常用于评价复合材料抗冲击性能的指标是？（）

A.拉伸强度

B.弯曲模量

C.冲击韧性

D.硬度

8.下列哪种纤维增强的复合材料通常具有较低的密度和较高的比强度？（）

A.玻璃纤维复合材料

B.碳纤维复合材料

C.芳纶纤维复合材料

D.硅酸盐纤维复合材料

9.复合材料铺层设计中，常通过改变纤维方向来优化？（）

A.重量

B.成本

C.模量

D.热膨胀系数

10.下列哪种方法不属于复合材料无损检测技术？（）

A.X射线衍射

B.超声波检测

C.热成像

D.电阻探伤

二、填空题（每空1分，共20分。请将正确答案填写在横线上。）

1.复合材料通常由______和______两种或多种物理化学性质不同的材料组成。

2.复合材料的性能不仅取决于组分的性能，还与______、______以及组分间的相互作用密切相关。

3.碳纤维通常具有高强高模、低密度、耐高温、抗腐蚀等优异性能。

4.树脂基体在复合材料中主要起到______、______和传递载荷的作用。

5.复合材料的界面是______与______之间的过渡区域，其性能对复合材料的整体性能有重要影响。

6.层合板的铺层方式主要有______、______和______三种基本方式。

7.复合材料的力学性能表现出各向异性，这是由其______决定的。

8.评价复合材料耐湿热性能的指标通常有______和______。

9.常见的复合材料成型工艺有______、______、______和______等。

10.现代复合材料的设计理念强调______设计、______设计和多功能设计。

三、名词解释（每题3分，共15分。请给出以下名词的英文全称或中文全称及简要解释。）

1.比强度

2.界面结合

3.层合板

4.老化

5.无损检测

四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）

1.简述影响复合材料层合板弯曲强度的因素。

2.简述玻璃纤维和碳纤维在性能上的主要区别。

3.简述复合材料环境老化的主要类型及其对性能的影响。

4.简述复合材料常用的无损检测方法及其基本原理。

五、计算题（每题10分，共20分。请列出计算步骤，写出计算公式和结果。）

1.某碳纤维复合材料层合板厚度为5mm，[0/90/0]s铺层，纤维体积含量为60%。已知碳纤维的轴向拉伸模量为150GPa，泊松比为0.3；基体树脂的模量为3.5GPa，泊松比为0.4。试计算该层合板在层合面方向的拉伸模量（单位：GPa）。假设各层纤维方向相互正交且完全平行于层合板平面，忽略层间剪切模量的影响。

2.一块厚度为10mm的复合材料层合板，在简支梁弯曲试验中，当载荷为2000N时，在距载荷点1m远的跨中位置测得挠度为2mm。假设层合板材料的弯曲模量为50GPa。试计算该层合板的弯曲刚度（单位：N·m2）和弯曲正应力（假设应力均匀分布，单位：MPa）。

六、论述题（15分。请结合所学知识，论述复合材料在航空航天领域的应用优势