复合材料结构与力学设计复结习题(本科生)
复合材料10道题答案
复合材料10道题答案1.什么是复合材料，它的特性是什么？结合复合材料的特点解释了其广泛应用的原因。
定义:复合材料是指含有多种成分的新材料，不同成分有机结合，具有新的材料特性。
既能保留原组分或材料的主要特性，又能通过复合效应获得原组分所不具备的性能；通过材料设计，各部件的性能可以相互补充和关联，从而获得新的优异性能。
特点:(1)在特定的基质中填充一种或多种填料。
(2)它既能保留原部件或材料的主要特性，又能通过复合效应获得原部件所不具备的性能。
(3)通过材料设计，各部件的性能可以相互补充和关联，从而获得新的优越性能。
(4)材料可按要求设计和制造。
(5)它可以制成任何形状的产品。
复合材料的形成与产品的形成是同步的，因此避免了多重加工过程。
应用领域:(1)热稳定性好，比强度和比刚度高，可用于航空航天领域。
(2)特殊的减振特性可以减少振动和噪音，抗疲劳性能好，损坏后易于修复，便于整体成型，可用于汽车领域。
(3)碳纤维与树脂基体复合形成的具有良好耐蚀性的人才可用于化工、纺织和机械制造领域。
(4)优异的机械性能和不吸收X射线，可用于医疗领域。
(5)生物相容性和血液相容性，可用于生物医用材料。
此外，复合材料也用于制造运动器材和建筑材料。
2.简要描述RTM过程，解释过程的特征，可以制备什么样的产品，给出实际产品的例子，并解释制备产品的过程和过程条件。
树脂传递模塑法，在这种方法中，增强材料被切割或制成预成型件，然后放入模腔中。
将预成型件放置在合适的位置，以确保模具的密封。
模具闭合后，树脂被注入模腔，流过加强件，排出气体，并润湿纤维(加强件)，多余的树脂将从排气孔排出到模腔。
之后，树脂在一定条件下固化并取出，得到产品。
工艺特点:产品尺寸由模具型腔决定，产品尺寸精度高，内外表面精确，不需要额外加工，但工艺难度大，注胶周期长，注胶质量不易控制。
该产品树脂含量高，模具成本高。
操作人员不接触胶液，工作条件良好。
它适用于具有一定厚度和尺寸要求的零件，如飞机机头固体壁结构天线罩、复合材料汽车保险杠、A3XXXX年左右甚至更长时间，而功能基复合材料的开发周期要短得多。
山大复合材料结构与性能复习题参考答案
1、简述构成复合材料的元素及其作用复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。
即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。
基体相作用：具有支撑和保护增强相的作用。
在复合材料受外加载荷时，基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用，提高塑性变形能力。
增强相作用：能够强化基体相的材料称为增强体，增强体在复合材料中是分散相，在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。
界面相作用：界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。
界面相具有一定厚度，在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。
在复合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。
2、简述复合材料的基本特点(1)复合材料的性能具有可设计性材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。
显然，复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素，赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。
(2)材料与构件制造的一致性制造复合材料与制造构件往往是同步的，即复合材料与复合材料构架同时成型，在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时，通常也就形成了复合材料的构件。
(3)叠加效应叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的叠加，使复合材料获得一种新的、独特而又优于个单元组分的性能，以实现预期的性能指标。
(4)复合材料的不足复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限；制备工艺复杂，性能存在波动、离散性；复合材料制品成本较高。
3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。
增强体在复合材料中是分散相。
复合材料中的增强体，按几何形状可分为颗粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。
暗属性可分为有机增强体和无机增强体。
复合材料中最主要的增强体是纤维状的。
对于结构复合材料，纤维的主要作用是承载，纤维承受载荷的比例远大于基体；对于多功能复合材料，纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种，同时为材料提供基本的结构性能；对于结构陶瓷复合材料，纤维的主要作用是增加韧性。
复合材料及其结构的工程力学-课后习题
G12 GPa
98.07 38.60
8.83 8.27
5.20 4.14
试分别求应力分量为 1 =400Mpa， 2 =30Mpa， 12 =15Mpa 时的应变分量。
6. 一单层板受力情况， x = -3.5Mpa， y =7Mpa， xy = -1.4Mpa，该单层板弹性
别用最大应力理论、Tsai-Hill 强度理论和 Tsai-Wu 强度理论校核该单层的强度。
9. 有一单向板，其强度特性为 X t =500Mpa, X c =350Mpa, Yt =5Mpa, Yc =75Mpa,
S =35Mpa, 其受力特性为 x = y =0 ， xy = 。试问在偏轴 45o 时，材料满足
复合材料及其结构力学
课后习题及作业题
第 1 章 绪论
1.复合材料的优缺点及其分类。 2.相关基本概念。
第 2 章 各向异性弹性力学基础
H2A-书上习题 1. P44 T2-2 试证明 12 的界限不等式成立。
2. P44 T2-3 试由下不等式证明各向同性材料的泊松比满足
1 。 （已知 1 ） 2
常数为 E1 =14Gpa,Байду номын сангаасE2 =3.5Gpa, G12 =4.2Gp, 21 =0.4, =60o，求弹性主轴上的应 力、应变，以及偏轴应变。
7. 一单层板受力情况， x = -3.5Mpa， y =7Mpa， xy = -1.4Mpa，该单层板强度
X t =250Mpa, X c =200Mpa, Yt =0.5Mpa, Yc =10Mpa, S =8Mpa, =60o ，分别按
2. 有一单向复合材料薄壁管，平均直径 R0 =25mm，壁厚 t =2mm，管端作用轴向
《复合材料力学》试题
《复合材料力学》考试题1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =7.5×104MPa，环氧E m =3.5×103MPa。
求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。
2．已知E1 =60GPa，E2 =20GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。
试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。
1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =7.0×104MPa，环氧E m =3.0×103MPa。
求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。
2．已知E1 =55GPa，E2 =17.5GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。
试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。
1．已知玻璃/环氧单向复合材料，玻璃纤维E f =8.0×104MPa，环氧E m =4.0×103MPa。
求V f 分别为30%和70%时复合材料的E1和E2，试用串联、并联公式计算之。
2．已知E1 =65GPa，E2 =22GPa，μ21 =0.25，G12 =10GPa，X t =X c =1000MPa，Y t =50MPa，Y c =150MPa，S=50MPa，规则对称角铺设层合板[±45º]s受单向力N x作用。
试采用局部刚度消减法和Tsai-Hill失效判别式，确定层合板极限荷载（N x /t）。
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）。
复合材料结构与力学设计复结习题(本科生)
E1=134GPa ， E2=10GPa ， G12=5.9GPa ， 21 =0.28 。
4.5 某碳纤维复合材料受拉平板，所承受的载荷为 500N/mm ，根据所采用的材
料体系确定的设计许用拉应变为 5000 ，采用正交各向异性铺层，最小铺层比
例不小于 10% 。试设计确定该壁板的铺层。 已知所采用的 T300/ 环氧树脂单层板
复合材料单向板的弹性常数为：弹性常数为：
E1 =126GPa, E2 =11GPa ，
G12 =6.6GPa ， 21 =0.28 ；泡沫芯层性能为： Ec 57.2MPa ,Gc 21.5MPa , 1/3 。 梁翼缘的抗压强度为 600MPa ，腹板的剪切强度为 120MPa 。复合材料薄壁箱形
少兆帕？（取ρ f=2.54g/cm 3）。
§3 复合材料结构的设计方法
3.1 简述 FRP 结构的设计过程。
3.2 FRP 结构主要采用哪几类设计方法 ?
Байду номын сангаас
3.3 传统的允许应力确定时主要考虑哪些因素 ?
3.4 耐腐蚀制品设计中允许应变的取值如何 ? 如何确定 ?
3.5 什么是 A 基准值？什么是 B 基准值？
况下的各层合板的剪切强度和剪切弹性模量：
（ 1）单向板 0°铺设；（ 2）单向板 90°铺设；（3）层合板 (0 °/90 °)s 铺设；（4）层
合板 (±45°)s 铺设；
6.8 一复合材料层合板梁，梁的宽度为 15mm ，跨度为 64mm 。由四层正交各向
异性板叠合而成，且每层的弹性主轴均沿梁轴方向，每层厚度为
3.6 什么是标准值？
3.7 复合材料层合板设计的铺层原则有哪些（列举不少于 5 条）？
(完整版)复合材料结构设计基础(试卷B格式)
西安航空职业技术学院2011 ～ 2012 学年度 第 2 学期课程考试 试题纸（第 1 页 共 2 页）安航空职业技术学院 课程考试试题（卷）纸4分，共20分）1 性对称面2 特殊正交各向异性层压板3 屈曲4 设计许用值5 层压板。
1分，共20分）夹芯板通常由三部分组成， 、 和 ，两侧部分的材料也称为面板。
在小变形的情况下，板主要以弯曲变形承受外载荷，相对应，壳体则主要由 承受外载荷。
由于壳体的承力特点，可以使壳体的构件设计得 而且 ，因而这种结构形式在航空、航天、高速交通车辆、风力发电的叶片以及其他工业部门中得到广泛的应用。
由蒙皮/筋条和肋、梁共同构成的受力盒段，蒙皮主要承受 ，弯矩引起的轴向载荷由筋条、梁缘条和蒙皮组成的壁板承受，因此筋条与梁以 铺层为主。
梁腹板以±45º铺层为主要承受 。
由于复合材料的研制特点以及低成本制造技术的需要，复合材料结构比金属结构更强调从研制开始，就要求在 中，包括设计、分析、材料、工艺制造、维护和用户在内的各阶段的专家、参与者协同工作，尽量利用 ，实施复合材料结构 一体化。
5. 合理确定设计许用值的通用原则，应该考虑 以及应变可能带来的损伤，既能够满足设计的基本要求，又可以避免 过大，结构沉重而降低结构的效率，加重各项负担。
6. 层压板的设计中，各种铺设方向铺层的层数应通过计算或计算图表确定。
一般先求出 ，再根据所需总层数求得各种铺设角层组的 。
7. 考虑连接部位的破坏时，任何部件的连接部位都是 的敏感部位，复合材料也不例外，无论是目前普遍使用的机械连接方式，还是源自复合材料制造工艺的二次固化或 ，全部是 。
三、选择题（每题2分，共20分。
）1. 在广义胡克定律表达式[][][]j ij i C εσ=（ij=1，2，……，6）中，将[] C ij表示的矩阵称谓（ ）。
a 、可逆矩阵b 、刚性矩阵c 、对称矩阵d 、柔性矩阵 2. 具有一个弹性对称面的情况下，在材料性能的刚性矩阵中，所表示材料的独立弹性常数有（ ）个。
工程结构复习题(本科)
一、单项选择题1．建筑结构设计的基本功能要求是（ ）A.适用性、耐久性、整体性B.安全性、适用性、耐久性C.可靠性、耐久性、整体性D.安全性、整体性、耐久性2．截面尺寸、材料均相同的A 和B 两个轴心受拉构件，配筋率B A ρρ>，当构件刚刚开裂时，钢筋应力A σ和B σ的关系是（ ）A.B A σσ>B.B A σσ<C.B A σσ=D.难以确定，因为还受其他因素的影响3．图书馆楼面荷载中，属于永久荷载的是( )。
A ．藏书架自重B ．桌椅自重C ．人群荷载D ．楼板自重4．对于钢筋混凝土双筋梁，在受弯构件正截面承载力计算中，要求受压区高度s a x '>2是为了（ ）A.保证受压钢筋在构件破坏时能够达到其抗压强度设计值B.防止受压钢筋压屈C.避免混凝土保护层剥落D.保证受压钢筋在构件破坏时能达到极限抗压强度5．基本锚固长度与下列因素中无关的是（ ）。
A ．钢筋级别 B. 混凝土等级 C. 钢筋直径 D. 钢筋的受力大小6．设计双筋矩形截面梁，要使用钢量接近最小，应采用的方法是（ ）A.采用对称配筋B.使s a x '=2C.取配筋率为经济配筋率D.取b ξξ=7．对于T 型截面受弯构件正截面承载力截面设计时，下面哪一个为第一类T 型截面的判断条件。
（ ）A. α1f c b 'f h 'f ≥f y A sB. M≤α1f c b 'f h 'f (h 0－0.5h 'f )C. α1f c b 'f h 'f <f y A sD. M>α1f c b 'f h 'f (h 0－0.5h 'f )8．无腹筋梁斜截面的破坏形态主要有斜压、剪压破坏和斜拉破坏三种，这三种破坏的性质是（ ）A.都属于脆性破坏B.剪压破坏和斜拉破坏属于脆性破坏，斜压破坏属于延性破坏C.斜压破坏和斜拉破坏属于脆性破坏，剪压破坏属于延性破坏D.剪压破坏属于脆性破坏，斜压破坏和斜拉破坏属于延性破坏9．斜截面受剪承载力计算公式规定上限值(截面最小尺寸)是为了( )。
《复合材料结构设计》课程期末考试抽考题11
2017-2018-2学期期末考试《复合材料结构设计》课程抽考题库一、判断题（每小题1分）1、复合材料是指两种或两种以上不同性质的材料复合而成的材料。
（）2、选用胶粘剂，从复合材料的使用性能，工艺性能及经济性加以考验。
（）3、在复合材料中，基体材料起到主要承载能力。
（）4、聚合物基复合材料耐疲劳性能不好。
（）5、复合材料中的增强材料由合成树脂和各种辅助剂构成。
（）6、环境温度的变化对胶接工艺没有影响。
（）7、溶液法制得的预浸料中挥发份含量低，树脂含量易于精确控制。
（）8、预浸料拼接时，只允许对接而不允许搭接。
（）9、环境温度的变化对复合材料工艺没有影响。
（）10、树脂基体可分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。
（）11、飞机结构中常用的是夹层制件。
（）12、复合材料结构设计中，材料选择时优先选择成熟度低的材料。
（）13、先进的复合材料制件均会有不同程度的挠曲形变。
（）14、环氧树脂、酚醛树脂均可成为复合材料的基体材料。
（）15、对于层数较多的厚叠层件，在成型中应有预压实工序。
（）16、RTM成型时，加料前，应首先检查型腔内是否有油污、飞边、碎屑和其他异物。
（）17、复合材料工艺参数直接由增强材料固化反应特点来决定。
（）18、玻璃纤维的拉伸强度与纤维直径有关，一般纤维越细强度越高。
（）19、树脂基复合材料与金属相比，对缺口损坏不敏感。
（）20、铺贴时不允许铺层产生架桥。
（）21、铺层时直接用刀子在模具上划切预浸料。
（）22、零件从模具上脱模时可以使用任何工具。
（）23、蜂窝预成型完后（倒角完成）先用手轻拍或用真空吸除蜂窝中的粉尘，再用无水乙醇或乙酸乙酯清洗蜂窝。
（）24、在零件净切割线内不要使用预浸料的布边。
（）25、在铺贴蜂窝芯之前要对其上下表面进行检查，不要使用损伤的蜂窝芯。
（）26、铆接时，应尽可能采用压铆工艺，在无法实现压铆的部位，允许采用锤铆，不允许采用大功率鉚枪冲击铆接。
（）27、机械连接设计应考虑今后修理的需要，不允许使用加大一级尺寸的紧固件。
复合材料导论复习习题集
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。
工程力学 第17章 复合材料的力学行为 习题及解析
工程力学（静力学与材料力学）习题解答第17章 复合材料的力学行为17－1 图示结构中，两种材料的弹性模量分别为E a 和E b ，且已知E a >E b ，二杆的横截面面积均为bh ，长度为l ，两轮之间的间距为a ，试求： 1．二杆横截面上的正应力；2．杆的总伸长量及复合弹性模量；3．各轮所受的力。
知识点：静不定问题，复合弹性模量 难度：很难 解答：解：1．P Nb Na F F F =+ （1） b a l l ∆=∆ （2） bhE lF l a Na a =∆ （3） bhE lF l b b Nb =∆ （4）将（3）、（4）代入（2），得bNba Na E F E F =（5）（1）、（5）联立解得P b a a Na F E E E F +=，P b a bNb F E E E F +=bh F E E E bh F P b a a Na a +==σ，bh F E E E bh F Pb a b Nb b +==σ2．由（3）式 bhE E lF bh E l F l )(b a P a Na a +==∆ 设复合弹性模量E c)2(c P bh E lF l =∆，由于a l l ∆=∆，比较两式得2ba c E E E +=3．由于F Na >F Nb ，所以，轮C 、轮G 脱离接触面，所以受力为零。
0)(=∑F k M ，022R Nb Na =--a F hF h F H∴ b a b a P R 2E E E E a h F F H +-=，ba ba P R R 2E E E E a h F F F H D +-==17－2 玻璃纤维/环氧树脂单层复合材料由2.5kg 纤维与5kg 树脂组成。
已知玻璃纤维的弹性模量E f =85GPa ，密度f ρ= 2500kg/m 3，环氧树脂的弹性模量E m = 5GPa ，密度m ρ= 1200kg/m 3。
试求垂直于纤维方向和平行于纤维方向的弹性模量E y 和E x 。
《复合材料》习题及答案 (2)
《复合材料》习题及答案第一章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。
复合材料力学答案
复合材料力学答案【篇一：材料力学】教程第二版 pdf格式下载单辉祖主编本书是单辉祖主编《材料力学教程》的第2版。
是根据高等工业院校《材料力学教学基本要求》修订而成。
可作为一般高等工业院校中、少学时类材料力学课程的教材，也可作为多学时类材料力学课程基本部分的教材，还可供有关工程技术人员参考。
内容简介回到顶部↑本教村是普通高等教育“十五”国家级规划教材。
. 本教材仍保持第一版模块式的特点，由《材料力学(Ⅰ)》与《材料力学(Ⅱ)》两部分组成。
《材料力学(Ⅰ)》包括材料力学的基本部分，涉及杆件变形的基本形式与组合形式，涵盖强度、刚度与稳定性问题。
《材料力学(Ⅱ)》包括材料力学的加深与扩展部分。
本书为《材料力学(Ⅱ)》，包括非对称弯曲与特殊梁能量法(二)、能量法(二)、静不定问题分析、杆与杆系分析的计算机方法、应力分析的实验方法、疲劳与断裂以及考虑材料塑性的强度计算等八章。
各章均附有复匀题与习题，个别章还安排了利用计算机解题的作业。
..与第一版相同，本教材具有论述严谨、文字精炼、重视基础与应用、重视学生能力培养、专业面宽与教学适用性强等特点，而且，在选材与论述上，特别注意与近代力学的发展相适应。
本教材可作为高等学校工科本科多学时类材料力学课程教材，也可供高职高专、成人高校师生以及工程技术人员参考。
以本教材为主教材的相关教学资源，尚有《材料力学课堂教学多媒体课件与教学参考》、《材料力学学习指导书》、《材料力学网上作业与查询系统》与《材料力学网络课程》等。
...作译者回到顶部↑本书提供作译者介绍单辉祖，北京航空航天大学教。
1953年毕业于华东航空学院飞机结构专业，1954年在北京航空学院飞机结构专业研究生班学习。
1992—1993年，在美国特拉华大学复合材料中心．从事合作研究。
.历任教育部工科力学教材编审委员、国家教委工科力学课程指导委员会委员、中国力学学会教育工作委员会副主任委员、北京航空航天大学校务委员会委员、校学科评审组成员与校教学指导委员会委员等。
复合材料练习题
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（）ABC D二、复合材料为何具有可设计性？简述复合材料设计的意义。
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Y SL+Y LG<Y SG时，易发生浸润。
B.当Y SL+Y LG>Y SG时，易发生浸润。
C.接触角。
=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。
C.增强材料与基体都是经受载荷的要紧组元。
大学复合材料复习题
大学复合材料复习题复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，这些材料在宏观上保持各自的物理和化学特性，但在微观上互相结合，形成具有独特性能的新材料。
以下是大学复合材料课程的复习题，供学生参考：一、选择题1. 复合材料通常由哪些基本部分组成？A. 基体材料B. 增强材料C. 表面涂层D. 所有选项2. 以下哪种不是复合材料的增强材料？A. 碳纤维B. 玻璃纤维C. 金属丝D. 橡胶3. 复合材料的界面结合力主要取决于什么？A. 增强材料的强度B. 基体材料的粘度C. 界面的化学和物理性质D. 复合材料的密度4. 复合材料的力学性能主要受哪些因素影响？A. 增强材料的类型和含量B. 基体材料的类型C. 界面结合力D. 所有选项5. 复合材料的制造工艺包括哪些？A. 手糊成型B. 压缩成型C. 树脂传递模塑D. 所有选项二、填空题6. 复合材料的______是指增强材料与基体材料之间的结合力。
7. 复合材料的______是指复合材料在受到外力作用时，不发生破坏的最大承载能力。
8. 复合材料的______是指在受到外力作用后，材料恢复原状的能力。
9. 复合材料的______是指材料在受到外力作用时，抵抗变形的能力。
10. 复合材料的______是指材料在受到外力作用时，抵抗断裂的能力。
三、简答题11. 简述复合材料的分类及其各自的应用领域。
12. 描述复合材料的界面结合力对复合材料性能的影响。
13. 解释复合材料的疲劳性能及其在工程应用中的重要性。
14. 讨论复合材料在航空航天领域的应用及其优势。
15. 分析复合材料在汽车工业中的应用及其对环境的潜在影响。
四、论述题16. 论述复合材料在现代建筑领域的应用及其与传统材料相比的优势和挑战。
17. 探讨复合材料在海洋工程中的应用，以及如何提高其耐腐蚀性能。
18. 分析复合材料在体育器材中的应用，并讨论其对运动员性能的影响。
19. 论述复合材料在生物医学领域的应用前景及其面临的技术挑战。
复合材料结构设计练习题
复合材料结构设计基础 练习题1练习题一填空1、复合材料的重要特点是（结构）设计与（材料）设计同时进行。
2、研究复合材料的强度和刚度时的基本假设有：(1) 假设层合板是（连续）的；(2）假设单向层合板是（均匀）的，多向层合板是分段均匀的；(3) 假设限于单向层合板是（正交各向异性）的：即认为单向层合板具有两个相互垂直的弹性对称面；(4) 假设限于层合板是（线弹性）的：即认为层合板在外力作用下产生的变形与外力成正比关系，且当外力移去后，层合板能够完全恢复其原来形状；(5) 假设层合板的变形（很小）。
3、复合材料单层（正交各向异性材料）基本强度指标包括：Xt ——纵向拉伸强度； Xc ——纵向压缩强度；Yt ——横向拉伸强度； Yc ——横向压缩强度；S ——面内剪切强度。
4、对正交各向异性材料，当载荷作用在非材料主方向时，正交各向异性性能常常导致（耦合）效应。
5、单向层合板强度准则包括（最大应力）准则和（最大应变）准则。
6、按照各单层板相对于中面的排列位置，层合板可分为（对称）、（非对称）和（夹心）层合板三大类。
7、层合板的刚度用层合板（刚度）系数，为层合板内力-应变关系的系数、（柔度）系数为层合板应变-内力关系的系数、和（工程弹性）常数三种形式给出。
8、复合材料结构分析就是分析组成复合材料结构的基本元件在（载荷）作用下的力学响应，为（结构）设计提供可靠的依据。
9、复合材料连接，包括复合材料构件之间和复合材料构件与其它材料构件之间的连接，在复合材料结构中对结构的安全与可靠性具有十分重要的作用。
10、AutoCAD 中的编辑命令主要有删除、移动、复制、旋转、缩放、偏移、镜像、 阵列（写出其中五种）。
11、纤维增强复合材料是由（基体）和（增强体）两种基本材料组成的，构成复合材料的基本单元是（层合板）。
12、单层的正轴刚度是指单层在正轴上所显示的刚度性能，表示单层的正轴刚度可以用（工程弹性常数）、（柔量分量）或（模量分量）中的任意一组。
复合材料习题
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，则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分离的现象。
（⨯）7、混合法则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、纤维体积分量相同时，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。
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《复合材料结构设计》习题§1 绪论1.1 什么是复合材料？1.2 复合材料如何分类？1.3 复合材料中主要的增强材料有哪些？1.4 复合材料中主要的基体材料有哪些？1.5 纤维复合材料力学性能的特点哪些？1.6 复合材料结构设计有何特点？1.7 根据复合材料力学性能的特点在复合材料结构设计时应特别注意到哪些问题?§2 纤维、树脂的基本力学性能2.1 玻璃纤维的主要种类及其它们的主要成分的特点是什么？2.2 玻璃纤维的主要制品有哪些？玻璃纤维纱和织物规格的表示单位是什么？2.3 有一玻璃纤维纱的规格为2400tex，求该纱的横截面积（取玻璃纤维的密度为2.54g/cm3）？2.4 有一玻璃纤维短切毡其规格为450 g/m2，求该毡的厚度（取玻璃纤维的密度为2.54g/cm3）？2.5 无碱玻璃纤维（E-glass）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？2.6 碳纤维T-300的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？密度为多少？2.7 芳纶纤维（kevlar纤维）的拉伸弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率的大致值是多少？密度为多少？2.8 常用热固性树脂有哪几种？它们的拉伸弹性模量、拉伸强度的大致值是多少？密度为多少？热变形温度值大致值多少？2.9 简述单向纤维复合材料抗拉弹性模量、抗拉强度的估算方法。
2.10 试比较玻璃纤维、碳纤维单向复合材料顺纤维方向拉压弹性模量和强度值，指出其特点。
2.11 简述温度、湿度、大气、腐蚀质对复合材料性能的影响。
2.12 如何确定复合材料的线膨胀系数？2.13已知玻璃纤维密度为ρf=2.54g/cm3，树脂密度为ρR=1.20g/cm3，采用规格为450 g/m2的玻璃纤维短切毡制作内衬时，其树脂含量为70％，这样制作一层其GFRP的厚度为多少?2.14 采用2400Tex的玻璃纤维（ρf=2.54g/cm3）制造管道，其树脂含量为35％（ρR=1.20g/cm3），缠绕密度为3股/10 mm，试求缠绕层单层厚度?2.15 试估算上题中单层板顺纤维方向和垂直纤维方向的抗拉弹性模量和抗拉强度。
2.16已知碳纤维密度为ρf=1.80g/cm3，树脂密度为ρR=1.25g/cm3，采用规格为300 g/m2的碳纤维布制作复合材料时，其树脂含量为32％，这样制作一层其CFRP的厚度为多少?其纤维体积含量为多少？2.17 某拉挤构件的腹板，厚度为5mm，采用±45°的玻璃纤维多轴向织物（面密度为600g/m 2，纤维密度为2.54 g/cm 3）成型，为保证构件质量，需要在每层多轴向织物间加玻璃纤维针织毡（面密度为400g/m 2）。
试计算确定在总体积含量为50%时的铺层（要求腹板表面是针织毡层）。
2.18 玻璃纤维原纱标准中对纱线拉伸强度指标要求是≥0.3N/tex ，试问相当于多少兆帕？（取ρf =2.54g/cm 3）。
§3 复合材料结构的设计方法3.1 简述FRP 结构的设计过程。
3.2 FRP 结构主要采用哪几类设计方法?3.3 传统的允许应力确定时主要考虑哪些因素?3.4耐腐蚀制品设计中允许应变的取值如何? 如何确定?3.5什么是A 基准值？什么是B 基准值？3.6什么是标准值？3.7复合材料层合板设计的铺层原则有哪些（列举不少于5条）？3.8已知一复合材料单层板，其力学性能为：1E =134GPa, 2E =8.5GPa ，12G =5.8GPa ，21μ=0.34；试计算[±45º]s 板的拉伸弹性模量E x 和G xy 。
3.9 试计算准各向同性板[0º/90º/±45º]s 板的拉伸弹性模量E x 和G xy （单层板性能同3.8）。
§4 复合材料受拉构件的设计4.1 一玻璃纤维/环氧受拉杆件，要求其极限承载能力为150kN ，采用2400Tex 的E 玻璃纤维拉挤成型。
玻璃纤维单丝拉伸强度为1600MPa （计算复合材料拉伸强度时按单丝强度的90％），试确定需要的纤维股数根数。
若树脂含量为20％，试计算杆件的直径及复合材料的密度。
（环氧树脂的相对密度为1.25）4.2 已知某T300/环氧的复合材料单向板弹性常数为：1E =134GPa, 2E =8.5GPa ，12G =5.8GPa ，21μ=0.34。
试计算层合板(0/90/45)s ±的拉伸弹性模量。
4.3 试证明(0/90/45)s ±为准各向同性层合板。
（A ij 无方向性，A 11=A 22，A66=(A 11-A 12)/2）4.4 某复合材料壁板，仅承受x 方向的拉伸载荷，其载荷值为1000N/mm ，根据所采用的材料体系确定的设计许用拉应变为4000με，设计许用剪切应变为6000με，试设计确定该壁板的铺层，并满足0︒方向与±45︒方向铺层比例约为6:4。
已知所采用的T300/环氧树脂单层板的厚度为t 1=0.12mm ，弹性常数为：E 1=134GPa ，E 2=10GPa ，G 12=5.9GPa ，μ21=0.28。
4.5 某碳纤维复合材料受拉平板，所承受的载荷为500N/mm ，根据所采用的材料体系确定的设计许用拉应变为5000με，采用正交各向异性铺层，最小铺层比例不小于10%。
试设计确定该壁板的铺层。
已知所采用的T300/环氧树脂单层板的厚度为t 1=0.12mm ，弹性常数为：E 1=134GPa ，E 2=10GPa ，G 12=5.9GPa ，μ21=0.28。
§5复合材料承压构件的设计5.1 轴心受压杆件临界应力如何确定?5.2 FRP受压柱的临界柔度λ与钢材的相比是增大还是减小? 举例说明。
5.3 偏心受压柱的最大应力与载荷是否成线性关系? 应如何建立强度条件?5.4 相对于钢材，由于FRP的剪切弹性模量较低，故在设计FRP开口薄壁型材时肢宽与肢厚比应如何调整（加大还是减小）? 为什么?5.5 开口复合材料型材轴向受压时可能出现哪几种失效形式？5.6 在对受压FRP板进行强度设计时，如何确定板的有效宽度?5.7 试设计一等直薄壁圆截面压杆，承受15kN的压缩荷载，杆两端为铰支座，长度为L=3.0 m，采用4:1玻璃纤维/环氧制造，玻璃纤维含量（重量）约在60％左右，按细观力学分析，杆件轴向弹性模量在30GPa左右，压缩强度在250MPa左右(卷管工艺制造）。
取稳定安全系数为4，强度安全系数为6。
如果采用600g/m2的玻璃纤维布，需要几层？5.8试设计一等直薄壁圆截面压杆，承受10kN的压缩荷载，横向均布载荷1kN/m，杆两端为铰支座，长度为L=3.0 m，采用4:1玻璃纤维/环氧制造，玻璃纤维含量（重量）约在60％左右，按细观力学分析，杆件轴向弹性模量在30GPa 左右，压缩强度在250MPa左右(卷管工艺制造）。
取稳定安全系数为3，强度安全系数为8。
如果采用600g/m2的玻璃纤维布，需要几层？5.9一等边FRP角型材轴心受压柱，其横截面肢宽为50mm，肢厚为5mm，高度为1000mm，两端铰支。
已知其轴向弹性模量为46GPa，肢面内剪切弹性模量为5GPa，主泊松系数为0.30，次泊松系数0.065。
试计算确定其临界载荷。
5.10已知一四边简支的正交各向异性矩形板，其边长a=500mm，b=200mm，t=10mm；E1=40GPa，E2=15GPa，μ21=0.25（主），G12=10GPa。
试确定在短边加载压缩的临界应力。
5.11已知所采用的T300/环氧树脂单层板的厚度为t1=1.2mm，弹性常数为：E1=134GPa，E2=10GPa，G12=5.9GPa，μ21=0.28。
试求下述两种铺层的、边长为200mm的、四边简支的正方形层合板在一对边压缩时的临界屈曲应力，并比较其临界屈曲应力。
铺层情况为：[0º/90º]s和[±45º]s。
§6复合材料弯曲构件的设计6.1 如何进行正交各向异性材料（其中一弹性主轴与梁轴线重合）的弯曲正应力和剪应力的计算?6.2 为什么在计算FRP梁的挠度时必须计算由于剪切变形引起的挠度?6.3 FRP“T”梁的有效宽度如何确定?6.4 薄壁FRP梁垂直与梁轴方向上的应力如何产生? 在设计时如何加予考虑?6.5 薄壁FRP受弯构件的横截面内力与各向同性材料相应构件有否明显差异?薄壁FRP受弯构件在强度设计时应注意什么问题? 在纤维铺设时如何处理?6.6 试用能量法推导FRP薄壁圆管三点弯曲时的挠度f计算公式（设梁的跨度为L，载荷P作用在跨中，梁截面半径为r，梁轴向弹性模量为E x，剪切弹性模量为G），应考虑由剪切变形引起的挠度。
当E x=15GPa，G=2.5GPa，L/r=20时，求由剪切变形引起的挠度与弯曲变形引起挠度的比值。
6.7 已知一复合材料单层板，其力学性能为：1E =134GPa, 2E =8.5GPa ，12G =5.8GPa ，21μ=0.34；强度常数为：t X =1.47GPa ，c X =800MPa ，t Y =38.5MPa, c Y =120MPa,，S=60MPa.。
试按层合板强度理论确定以下情况下的各层合板的剪切强度和剪切弹性模量：（1）单向板0°铺设；（2）单向板90°铺设；（3）层合板(0°/90°)s 铺设；（4）层合板(±45°)s 铺设；6.8 一复合材料层合板梁，梁的宽度为15mm ，跨度为64mm 。
由四层正交各向异性板叠合而成，且每层的弹性主轴均沿梁轴方向，每层厚度为1mm ，其中上下表面两层板轴向弹性模量为80GPa ，其中间两层板轴向弹性模量为60GPa ，三点弯曲情况下跨中施加的集中力为2kN ，试求此梁的各层中最大弯曲正应力和切应力。
6.9一复合材料层合板梁，梁的宽度为15mm ，跨度为64mm 。
由四层正交各向异性板叠合而成，且每层的弹性主轴均沿梁轴方向，每层厚度为1mm ，其中上下表面两层板轴向弹性模量为80GPa ，其中间两层板轴向弹性模量为60GPa ，梁横截面剪切弹性模量为5GPa 。
三点弯曲情况下跨中施加的集中力为2kN ，试求此梁跨中最大挠度，并比较剪切引起的挠度与弯曲挠度。
6.10 一碳纤维复合材料薄壁箱形梁，采用碳纤维复合材料预浸料，其面密度为188g/m 2，其中碳纤维面密度为125g/m 2，复合材料单层板厚度为t 1=0.12mm 。
复合材料单向板的弹性常数为：弹性常数为： 1E =126GPa, 2E =11GPa ，12G =6.6GPa ，21μ=0.28；泡沫芯层性能为：57.2,21.5,1/3c c E MPa G MPa μ===。