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复合材料习题答案试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填入括号内）

1.下列哪种材料不属于复合材料的组成部分？

(A)基体材料

(B)增强材料

(C)骨架材料

(D)稀土元素

2.在复合材料中，通常起传递载荷、增加刚度和强度作用的是：

(A)基体材料

(B)增强材料

(C)颗粒填充物

(D)界面层

3.对于碳纤维复合材料（CFRP），下列哪种说法是正确的？

(A)热膨胀系数与钢相近

(B)在常温下强度低于玻璃纤维

(C)弹性模量远高于玻璃纤维

(D)耐化学腐蚀性较差

4.金属基复合材料（MMC）中，通常作为增强体的是：

(A)碳化硅（SiC）纤维

(B)玻璃纤维

(C)硬质颗粒

(D)聚合物粒子

5.下列哪种制造工艺属于固化成型工艺？

(A)拉挤成型

(B)旋转成型

(C)层压成型

(D)发泡成型

6.复合材料层合板在层合面上通常存在一个薄弱环节，称为：

(A)增强体

(B)基体

(C)界面

(D)分层

7.在复合材料力学分析中，描述材料各向同性特性的物理量数量是：

(A)1个

(B)2个

(C)3个

(D)6个

8.对于正交各向同性材料，其弹性模量E?、E?和剪切模量G??之间存在的关系是：

(A)G??=E?/E?

(B)G??=E?/(2(1+ν??))

(C)G??=E?/(1-ν??)

(D)G??=E?E?/2

9.在层合板应力分析中，当层合板仅承受通过其形心且平行于z轴的载荷时，通常不需要考虑：

(A)X方向的正应力σ?

(B)Y方向的正应力σ?

(C)剪应力τ???

(D)扭转应力τ???

10.影响复合材料界面结合强度的因素不包括：

(A)基体与增强材料的化学相容性

(B)界面处孔隙含量

(C)增强材料的几何形状

(D)材料的密度

二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填入横线上）

1.复合材料通常由两种或两种以上物理化学性质不同的物质，通过______或______的方式，组合成具有新的、优越性能的材料体系。

2.常用的增强材料主要有______、碳纤维和芳纶纤维等。

3.常用的基体材料可分为______和金属基两大类。

4.描述复合材料力学性能的基本要求是______和各向异性。

5.在复合材料层合板中，如果一层纤维的方向与层合板的面法线成θ角，则称该层为______。

6.根据层合板中纤维方向与层面是否垂直，可分为______和______。

7.复合材料的强度不仅与组分材料的强度有关，还与______、______和______有关。

8.影响复合材料工艺性能的主要因素包括______、______和固化工艺等。

三、简答题（每题5分，共20分。请简明扼要地回答下列问题）

1.简述复合材料相比传统金属材料的主要优点。

2.解释什么是复合材料的各向异性，并举例说明。

3.简述影响复合材料层合板强度的主要因素。

4.什么是复合材料的界面？简述其重要性。

四、计算题（共25分）

1.（10分）一简支梁由复合材料层合板制成，层合板厚度为6mm，包含4层单向碳纤维（E?=150GPa,ν??=0.3）。纤维方向与层面成30°角。若梁在跨中承受一个沿纤维方向（1方向）作用的集中力P=10kN，梁跨度L=1m。假设层合板是正交各向同性层合板（E?=E?,G??=E?/(2(1+ν??))),ν??=ν??。试计算梁跨中下表面（2面）的应力σ?。

2.（15分）一块四边简支的正方形复合材料层合板，边长a=200mm，厚度t=4mm。层合板由[0/90/0/90]s四层玻璃纤维增强环氧树脂制成（E?=70GPa,E?=30GPa,ν??=0.25,G??=25GPa）。假设层合板在x方向受均布载荷q=5MPa。忽略剪切变形的影响，试计算：

(1)板中心点处的轴向应变ε?和横向应变ε?。

(2)板中心点处的层合板厚度方向应变ε?。

五、分析题（共20分）

1.（10分）简述选择复合材料用于某特定应用时，通常需要考虑哪些主要因素。

2.（10分）分析复合材料在高温或低