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2025年大学（复合材料与工程）复合材料学试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案填涂在答题卡相应位置。每题2分，共20题。

1. 复合材料的定义是由两种或两种以上不同性质的材料，通过（ ）而成的一种新型材料。
A. 物理方法结合
B. 化学方法结合
C. 物理或化学方法结合
D. 机械混合

2. 增强体在复合材料中起（ ）作用。
A. 承载
B. 粘结
C. 传递载荷
D. 改善性能

3. 基体材料的主要作用是（ ）。
A. 承受载荷
B. 保护增强体
C. 传递和分散载荷
D. 决定复合材料的性能

4. 纤维增强复合材料中，纤维的直径一般在（ ）。
A. 几微米到几十微米
B. 几十微米到几百微米
C. 几百微米到毫米级
D. 毫米级以上

5. 下列哪种纤维不属于高性能纤维（ ）。
A. 碳纤维
B. 玻璃纤维
C. 芳纶纤维
D. 硼纤维

6. 复合材料的界面具有（ ）特点。
A. 成分和结构均匀
B. 成分和结构突变
C. 与基体相同
D. 与增强体相同

7. 复合材料的性能特点不包括（ ）。
A. 比强度高
B. 比模量高
C. 性能可设计性差
D. 抗疲劳性能好

8. 热固性树脂基复合材料成型工艺中，（ ）适合制造形状复杂、尺寸较大的制品。
A. 手糊成型
B. 模压成型
C. 缠绕成型
D. 拉挤成型

9. 热塑性树脂基复合材料的优点不包括（ ）。
A. 成型工艺简单
B. 可重复成型
C. 耐热性好
D. 冲击韧性高

10. 混杂复合材料是指（ ）。
A. 由两种增强体组成复合材料
B. 由两种基体组成复合材料
C. 由两种不同性能的增强体混杂于同一基体中形成的复合材料
D. 由两种不同性能的基体混杂于同一增强体中形成的复合材料

11. 颗粒增强复合材料中，颗粒的尺寸一般在（ ）。
A. 纳米级
B. 微米级
C. 毫米级
D. 厘米级

12. 层合复合材料是由（ ）组成的。
A. 不同性能的纤维层
B. 不同性能的基体层
C. 不同性能的纤维层和基体层交替叠合
D. 单一纤维层

13. 复合材料的疲劳性能与（ ）有关。
A. 纤维种类
B. 基体性能
C. 界面结合
D. 以上都是

14. 下列哪种复合材料常用于航空航天领域（ ）。
A. 玻璃纤维增强塑料
B. 碳纤维增强树脂基复合材料
C. 硼纤维增强金属基复合材料
D. 以上都不是

15. 复合材料的耐腐蚀性主要取决于（ ）。
A. 基体材料
B. 增强体材料
C. 界面结合
D. 成型工艺

16. 复合材料的性能测试中，拉伸试验主要测试材料的（ ）。
A. 强度和模量
B. 硬度
C. 韧性
D. 疲劳寿命

17. 复合材料的动态性能测试方法不包括（ ）。
A. 动态力学分析
B. 冲击试验
C. 疲劳试验
D. 超声检测法

18. 下列哪种复合材料属于功能复合材料（ ）。
A. 导电复合材料
B. 纤维增强复合材料
C. 颗粒增强复合材料
D. 层合复合材料

19. 复合材料的设计原则不包括（ ）。
A. 性能匹配原则
B. 可靠性原则
C. 成本最低原则
D. 美观原则

20. 未来复合材料的发展趋势不包括（ ）。
A. 高性能化
B. 多功能化
C. 复杂化
D. 低成本化

第II卷（非选择题 共60分）

（一）填空题（每题2分，共10分）
1. 复合材料按基体材料可分为______、______、______和______基复合材料。
2. 纤维增强复合材料中，纤维的排列方式有______、______和______。
3. 复合材料的界面结合类型有______、______和______。
4. 热固性树脂基复合材料的成型工艺主要有______、______、______和______等。
5. 复合材料性能测试的主要方法有______、______、______和______等。

（二）简答题（每题5分，共20分）
1. 简述复合材料的优点。
2. 说明纤维增强复合材料中纤维的作用。
3. 简述热塑性树脂基复合材料和热固性树脂基复合材料的区别。
4. 复合材料的界面有哪些重要作用？

（三）论述题（15分）
论述混杂复合材料的特点及应用，并举例说明。

（四）材料分析题（15分）
材料：现有一种碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其碳纤维体积分数为60%，环氧树脂基体的密度为1.2g/cm³，碳纤维的密度为1.8g/cm³。已知该复合材料的拉伸强度为1500MPa，纤维的拉伸强度为2500MPa，基体的拉伸强度为50MPa。

问题：
1. 计算该复合材料的理论密度。
2. 分析该复合材料拉伸强度高于基体拉伸强度的原因。

（五）案例分析题（10分）
案例：某飞机机翼采用了碳纤维增强树脂基复合材料。在一次飞行过程中，机翼出现了局部损伤。经检测发现，损伤部位主要集中在复合材料的界面处。

问题：
1. 分析机翼损伤集中在界面处的可能原因。
2. 提出针对该问题的改进措施。

答案：
第I卷
1. C
2. A
3. C
4. A
5. B
6. B
7. C
8. A
9. C
10. C
11. B
12. C
13. D
14. B
15. A
16. A
17. C
18. A
19. D
20. C

第II卷
（一）填空题
1. 树脂基、金属基、陶瓷基、碳/碳
2. 连续纤维增强、短纤维增强、随机纤维增强
3. 机械结合、物理结合、化学结合
4. 手糊成型、模压成型、缠绕成型、拉挤成型
5. 拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验

（二）简答题
1. 比强度和比模量高；可设计性强；抗疲劳性能好；减振性能好；高温性能好；耐腐蚀性好。
2. 承载作用，承受大部分载荷；增强作用，提高复合材料的强度和模量；改善性能，如提高复合材料的韧性、耐热性等。
3. 热塑性树脂基复合材料成型工艺简单，可重复成型，冲击韧性高，但耐热性相对较差；热固性树脂基复合材料耐热性好，力学性能高，但成型工艺复杂。
4. 传递载荷，使增强体和基体协同承载；保护增强体，防止其受到环境侵蚀；影响复合材料的性能，如界面结合强弱影响复合材料的强度、韧性等。

（三）论述题
混杂复合材料是由两种不同性能增强体混杂于同一基体中形成的复合材料。特点：综合性能优异，可通过选择不同增强体实现性能互补。应用广泛例如航空航天领域，可减轻结构重量同时提高强度和刚度。汽车工业中用于制造车身部件，提高安全性和燃油经济性。如碳纤维与玻璃纤维混杂增强树脂基复合材料用于飞机机翼，可在保证强度的同时减轻重量。

（四）材料分析题
1. 设复合材料总体积为V，则碳纤维体积Vf = 0.6V，基体体积Vm = 0.4V。
碳纤维质量mf = 1.8×0.6V，基体质量mm = 1.2×0.4V。
复合材料密度ρ = (mf + mm)/V = (1.8×0.6V + 1.2×0.4V)/V = 1.56g/cm³。
2. 碳纤维的拉伸强度远高于基体，在复合材料中，纤维承担了大部分载荷，基体起到传递和分散载荷的作用，使复合材料整体拉伸强度高于基体拉伸强度。

（五）案例分析题
1. 可能原因：界面结合强度不足，在受力时界面处易产生应力集中，导致损伤；制造工艺问题，如界面处理不当，影响了复合材料的性能。
2. 改进措施：优化界面处理工艺，提高界面结合强度；采用合适的混杂方式，改善界面性能；加强质量检测，确保制造工艺的稳定性。