复合材料力学性能实验复习题new要点

复合材料力学性能实验复习题

1.力学实验方法的内涵？

是以近代力学理论为基础，以先进的科学方法为手段，测量应变、应力等力学量，从而正确真实地评价材料、零部件、结构等的技术手段与方法；

是用来解决“物尽其用”问题的科学方法；

2.力学实验的主要任务，结合纤维增强复合材料加以阐述。

面向生产，为生产服务；面对新技术新方法的引入，研究新的测试手段；面向力学，为力学的理论建设服务。

3.对于单向层合板而言，需要几组实验来确定其弹性模量和泊松比？如何确定实验方案？

共需五组实验，拉伸0/90两组，压缩0/90两组，剪切试验一组。

4.单向拉伸实验中如何布置应变片？

5.单向压缩实验中如何布置应变片？

6.三点弯曲实验中如何布置应变片？

7.剪切实验中如何布置应变片？

8.若应变片的粘贴方向与实样应变方向不一致，该如何处理？

9.若加载方向与材料方向不一致，该如何处理？（这个老师给了）

10.纤维体积含量的测试方法？

密度法、溶解法

11.评价膜基结合强度的实验方法？

划痕法、压痕法、刮剥法、拉伸法、黏结剂法、涂层直接加载法、激光剥离法、弯曲法。

12.简述试样机械加工的规范？

试样的取位区(距板材边缘30mm以上，最小不得小于20mm)

试样的质量（气泡、分层、树脂富集、皱褶、翘曲、错误铺层）

试样的切割（保证纤维方向和铺层方向与试验要求相符）

试样的加工（采用硬质合金刀具或砂轮片加工，防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机械损伤）

试样的冷却（采用水冷，禁止油冷）

13.纤维增强复合材料在拉伸试验中的几种可能破坏模式及其原因？

所有纤维在同一位置破坏，材料吸收断裂能量很小，材料断裂韧性差；

纤维在基体中拔出，吸收断裂能量很大，材料韧性增加并伴随界面开裂；

介于以上两者之间。

14.加强片的要求？

材料硬度低，便于夹具的咬合；材料的强度高，保证载荷能传递到试样上，且在试样发生破坏前本身不发生破坏。

15.测定弹性模量或泊松比时，如何布置应变片？

16.压缩试验中，对试样尺寸有什么要求及其理由？

在实际试验中，应避免使用尺寸过小的试件。

原因：

①变形难以测准；

②标距段小，应变均匀度不够；

③支撑面的挤压和变形约束效应难以消除

④加工困难并导致尺寸效应；

在实际试验中，应避免使用尺寸过大的试件，以防止失稳。

17.简述压缩试验中的几种典型加载方式的优缺点？（复习总结课件里面写的很清楚）

18.压缩试验中如何布置应变片？

19.压缩试样的加工要求及原因？

20.拉伸试验失败的几种情况？

1)试样内部缺陷明显；

2)有效试样数目低于5个；

3)加强片发生脱落；

4)仅加强片内试样发生破坏；

5)应变片发生脱落。

21.压缩试验失败的几种情况？

1)试样内部缺陷明显；

2)有效试样数目低于5个；

3)加强片发生脱落；

4)仅加强片内试样发生破坏；

5)应变片发生脱落；

6)端部发生破坏。

22.简述几种常用的剪切试验方法，并画出其测试示意图？

23.剪切试验中应变片如何布置？

24.剪切实验中的剪切刚度或剪切强度的表达式？（以上三题有另附的答案）

25.简述弯曲理论中采用的假定？

1)梁的材料具有各向同性、均质性；

2)拉伸强度和压缩强度相等；

3)梁的挠度同跨距相比非常小；（梁的轴线弯曲微分式中二次项可忽略）

4)横向剪应力忽略；（在平面理论中，相当于横向和剪切刚度为无穷大）

5)不考虑梁的横截面上的应力不均匀分布；

以上这些假设所带来的误差，基本上随着高度－跨度比和材料的各向异性的增加而增加。

26.单向增强复合材料在三点弯曲或四点弯曲试验中可能出现的破坏模式？

纤维张力破坏 外表面张力破坏 外表面压力破坏 内部剪切破坏 内部剪切压力破坏 内部剪切 27. 剪切性能测试和弯曲性能测试中均可以采用三点(或四点)弯曲试验，它们对试样的跨厚比什么不同的要求，原因何在？ 剪切试验要求跨厚比较小，是因为较小的跨厚比促进剪切破坏； 弯曲试验要求跨厚比较大，是因为较大的跨厚比促进长轴方向破坏； 28.

断裂韧性的定义？ 断裂韧性是具有裂纹的材料在服役时抵抗断裂的能力。对于线弹性材料，它可用平面应变断裂韧性K 及表面裂纹断裂韧性K 来表征；对于弹塑性材料，可用临界裂尖张开位移COD 及临界J 积分值来表征。 29.

层间I 型断裂韧性的测试方法及测试示意图？ 30.

层间II 型断裂韧性的测试方法及测试示意图？ 31. 损伤容限的定义？

损伤容限：是指材料在经受冲击后，具有的残余强度或刚度。

32. 冲击试验的种类？

主要可分为如下几种：

1) 摆锤式冲击试验

2) 落锤式冲击试验

3) Hopkinson （霍普金森 ）杆实验

4) 轻气炮试验

33. 落锤试验的优缺点？

34. 对于蜂窝夹心板，如何对其耐冲击性能进行较为全面的试验评价？

第一步，进行冲击试验，如落锤冲击试验，得到冲击力峰值和冲击能量；

第二步，采用C 扫描、红外热成像等无损检测手段检测破坏类型，如界面脱胶、层间分层等；

第三步，冲击后进行压缩试验，测量损伤容限；

第四步，采用超声波检测，观察层间分层的扩展，与纤维、加载方向的关系等。

35. 疲劳的定义。

在某点或某些点承受扰动应力，且在足够多的扰动循环之后形成裂纹或者完全断裂的材料中所发生的局部的、永久结构变化的发展过程称为疲劳。

36.疲劳的特点。

1)只有在承受扰动应力作用的条件下，疲劳才会发生；

2)疲劳破坏起源于高应力或高应变的局部；

3)疲劳破坏是在足够多次的扰动载荷作用之后，形成裂纹或完全断裂；

4)疲劳是一个发展过程。

37.应力循环中的几个基本术语。

最大应力；

最小应力；

平均应力；

应力幅；

应力比。

38.疲劳破坏的三个典型阶段。

裂纹萌生阶段、裂纹扩展阶段、断裂阶段。（疲劳研究的主要任务：研究裂纹萌生和扩展的机理和规律）

39.疲劳试验的加载控制方式及其特点？

1)载荷控制：最适合的加载方式；

2)位置控制：最经济和最值得使用的加载方式；

3)应变控制：最精确的加载方式（应变计或引伸计）。

40.疲劳试验的分类，及其各自对试样、加载卡具的要求。

41.简述复合材料拉伸（压缩或弯曲）试验测试过程？

试样的准备，包括：

原料制备：预浸料层合而成；

质量检查：（孔洞、分层、长裂纹）

试样制备：机加工

粘加强片：加强片的材料、粘帖工艺、粘结剂的选择、固化温度

粘应变片：贴应变片的选择和粘帖流程

试样编号及尺寸测量

试样的安装（包括试验机的开启）

应变仪调试（包括测试电桥的选择、连接等）

测试（包括数据的采集、破坏模式的观测等）

试样的拆卸（包括试验机及其他测试仪器的关闭）

撰写试验报告

42.无损检测的定义及主要检测内容、特点？

无损检测的概念：无损检测（Non-Destructive Testing, NDT）以不改变被检测对象的状态和使用性能为前提，应用物理和化学理论，对各种工程材料、零部件和产品进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、安全可靠性及力学、物理性能等。

在不破坏工件的前提下，检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。

无损检测的内容：

1)探伤：发现工件中的缺陷（位置、数量、大小、形状及性质）。

2)测试：测定工件的机械或物理性能（裂纹扩展速率、机械强度、硬度和磁性等）；

检查产品的性质和状态（热处理状态、应力应变特性、硬化层深度、应力腐蚀等）；

产品的几何度量（几何尺寸、涂层厚度等）。

3)监控：对运行设备中的重要部件进行现场或动态检测。

无损检测的特点：

1)不会对工件造成任何损伤；

2)为查找缺陷提供了一种有效方法；

3)能够对产品质量实现监控；

4)能够防止因产品失效引起的灾难性后果；

5)具有广阔的应用范围。

43.简述几种常规无损检测方法的定义或工作原理，以及其优缺点？

44.简述几种非常规无损检测方法的定义或工作原理，以及其优缺点？

45.层合复合材料中的典型缺陷及相应的无损检测方法？

46.夹心复合材料中的典型缺陷及相应的无损检测方法？

47.散斑干涉的光路和基本原理？

利用变形前后图像上的散斑灰度特征，在变形前后图像上建立起对应关系，然后根据此对应关系，寻找变形前后图像上的对应点，从而得到其位移值。

48.基本术语：散斑，灰度不变假设。

散斑：物体表面或表面前方空间形成的随机分布的明暗点。

散斑场上各点的灰度值在变形前后不发生变化。

49.数字散斑法的特点？

光路简单，可用白光作为光源；

测量范围和测量精度可以进行调整；

受外界影响小，对隔振条件要求不高；

数据处理自动化程度高，可以全自动进行；

适合现场测试。