第一篇：工程力學最后章節(jié)習題

268、(B)。

主應力的排列順序是：σ1〈σ2〈σ3。（）269、(A)。

分析平面應力狀態(tài)可采用應力圓法。（）270、(B)。

三向應力狀態(tài)下的最大切應力值為最大與最小主應力之和的一半。（）271、(B)。

低碳鋼沿與軸線成45o角方向破壞的現(xiàn)象，可用第一強度理論解釋。（）272、(A)。

機械制造業(yè)中廣泛應用第三、第四強度理論。（）273、(B)。

純剪切單元體屬于單向應力狀態(tài)。

（）274、(B)。

純彎曲梁上任一點的單元體均屬于二向應力狀態(tài)。

（）275、(A)。

?1??3不論單元體處于何種應力狀態(tài)，其最大剪應力均等于

2。

（）

276、(B)。

構件上一點處沿某方向的正應力為零，則該方向上的線應變也為零。

（）277、(A)。

由于單元體的邊長為無窮小，過這一點的單元體各個側面的應力狀態(tài)，就能準確表示這一點的應力狀況，稱為該點處的應力狀態(tài)。（）278、(A)。

自來水管中的水在冬季嚴寒的環(huán)境下結成了冰，其中的任一點均處于三向應力狀態(tài)。（）279、(A)。

在單元體的六個側面中，只有四個相對的側面有應力作用，剩余的兩個側面是無應力的，而且4各側面的應力作用線和這兩個自由側面平行，這種應力狀態(tài)稱為平面應力狀態(tài)。（）280、(A)。

總結應力圓和單元體的關系，可以用“點對面，角加倍，同轉向”來概括。（）281、(A)。

在單元體中兩個面的夾角為?，在應力圓中相應的兩個點的圓心夾角為2?，而且轉向相同。（）282、(A)。

低碳鋼圓軸試件在扭轉屈服時，在其表面縱、橫出現(xiàn)滑移線，就與最大剪應力有關。（）283、(A)。

灰口鑄鐵圓軸試件在扭轉破壞時，在與軸線約成45?傾角的螺旋面發(fā)生斷裂，這與最大拉應力有關。（）284、(A)。

一般，最大拉應力理論和最大拉應變理論適合脆性材料。（）285、(A)。

最大剪應力理論和畸變能理論適合于塑性材料。（）286、(A)。

實際工程中許多構件的危險點往往處于二向或三向應力狀態(tài)，而二向或三向應力狀態(tài)的試驗是比較困難和復雜的，因此研究材料在復雜應力狀態(tài)下的破壞規(guī)律是非常重要的。（）287、(A)。

組合變形時，桿件的應力和變形可以采用疊加原理求解。（）288、(A)。

拉-彎組合變形，應力最大值總是發(fā)生在梁的最外層上。（）289、(A)。

扭轉與彎曲的組合變形是機械工程中最常見的變形。（）290、(B)。

傳動軸通常采用脆性材料制成，可選用第一或第二強度理論校核強度。（）291、(A)。

拉-彎組合變形中，危險點的應力狀態(tài)屬于單向應力狀態(tài)。（）292、(A)。

在彎-扭組合變形中，危險點的應力狀態(tài)屬于平面應力狀態(tài)。（）293、(A)。

直徑為d的圓軸，其危險截面上同時承受彎矩M、扭矩T及軸力N的作用。若按第三強度

?r3?32M4N?????d3?d2???????32T????d3????。

（）

22理論計算，則危險點處的294、(A)。

圖示矩形截面梁，其最大拉應力發(fā)生在固定端截面的a點處。

（）

295、(A)。

分析組合變形時，可以先將外力進行簡化和分解，把構件上的外力轉化成幾組靜力等效的載荷，其中每一組載荷對應著一種基本變形。（）296、(A)。

細長桿件在軸向壓力作用下的失效形式呈現(xiàn)出與強度問題迥然不同的力學本質。（）297、(A)。

由于失穩(wěn)或由于強度不足而使構件不能正常工作，兩者之間的本質區(qū)別在于：前者構件的平衡是不穩(wěn)定的，而后者構件的平衡是穩(wěn)定的。

（）298、(A)。壓桿失穩(wěn)的主要原因是臨界壓力或臨界應力，而不是外界干擾力。

（）299、B)。

壓桿的臨界壓力（或臨界應力）與作用載荷大小有關。

（）300、(B)。

兩根材料、長度、截面面積和約束條件都相同的壓桿，其臨界壓力也一定相同。（）301、(B)。

壓桿的臨界應力值與材料的彈性模量成正比。

（）302、(A)。

壓桿喪失其直線的平衡形式而過度到曲線的平衡形式，稱為失穩(wěn)，也稱屈曲。（）303、(A)。

解決壓桿穩(wěn)定的問題關鍵是確定其臨界載荷，如果將壓桿的工作壓力控制在由臨界載荷所確定的許可范圍之內，則壓桿將不會發(fā)生失穩(wěn)。（）304、(A)。

?2E?cr?2?。對于大柔度的桿，臨界應力的計算可以采用歐拉公式（）

305、(A)。

對于中柔度的桿，臨界應力的計算可以采用經(jīng)驗公式??a?b?。（）306、(A)。，?是一個無量綱的量，稱為柔度或細長比。（）

307、(A)。當???Li???s時，壓桿稱為小柔度桿。

（）

?p????s308、試題編號：***,答案：RetEncryption(A)。介于大柔度桿和小柔度桿之間的壓桿，即309、(A)。，稱為中柔度的桿。（）

n?穩(wěn)定條件為Fcr?nstF。（）

310、(A)。

因為一些難以避免的因素存在，穩(wěn)定安全系數(shù)一般要高于強度安全系數(shù)。（）

二、單項選擇

。1構件內一點各個不同方位截面上應力的全體，稱為該點處的（D）A、全反力B、約束反力C、應力 D、應力狀態(tài)

2、單元體各個面上共有9個應力分量。其中，獨立的應力分量有（C）個。A、9 B、3 C、6 D、4

3、(D)。主平面上的應力稱為（）。

A、平均應力B、極限應力C、強度極限D、主應力

4、(C)三向應力狀態(tài)，是指一點處的（）個主應力不為零。A、1 B、2 C、3 D、6

5、(B)二向應力狀態(tài)，是指一點處的三個主應力中有（）個主應力不為零。A、1 B、2 C、3 D、無數(shù)個

216、(B)第三強度理論，是指（）。

A、最大拉應力理論B、最大切應力理論C、最大伸長線應變理論D、畸變能密度理論

7、(C)。第（）強度理論認為，塑性材料屈服破壞的主要原因是最大切應力。A、第一強度理論B、第二強度理論C、第三強度理論D、第四強度理論

8、(D)校核塑性材料強度問題，通常采用第（）強度理論。A、一B、一、二C、二、三D、三、四

9、(A)微元體應力狀態(tài)如圖示，其所對應的應力圓有如圖示四種，正確的是（）

10、(A)已知一點應力狀態(tài)如圖，其

?r4＝（）

Ａ、72.1Mpa Ｂ、50Mpa Ｃ、30Mpa Ｄ、80Mpa

11、(D)矩形截面簡支梁受力如圖(a)所示,橫截面上各點的應力狀態(tài)如圖(b)所示。關于他們的正確性，現(xiàn)有四種答案：（）

A、點1、2的應力狀態(tài)是正確的B、點2、3的應力狀態(tài)是正確的 C、點3、4的應力狀態(tài)是正確的 D、點1、5的應力狀態(tài)是正確的

12、(A)對于圖示各點的應力狀態(tài)，屬于單向應力狀態(tài)的是：（）A、a點

B、b點

C、c點

D、d點

13、(D)關于圖示梁上a點的應力狀態(tài)有下列四種答案：正確答案是（）

14、(D)在單元體的主平面上（）。

A、正應力一定最大B、正應力一定為零C、剪應力一定最小D、剪應力一定為零

15、(D)當三向應力圓成為一個圓時，主應力一定滿足（）。

A、?1??2B、?2??3C、?1??3D、?1??2或?2??3

16、(A)圖示單元體，已知正應力為?，剪應力為

???2，下列結果中正確的是（3Ａ、?max?4??，?z?E

B、?32?，??max?z?E?1??? C、?max?12?，???1????zE

D、?max?2??，z?E??1?2??。）

17、(A)對于危險點為二向拉伸應力狀態(tài)的鑄鐵構件，應使用（）強度理論進行計算。

A、第一

B、第二

C、第一和第二

D、第三和第四

18、(B)圖示兩危險點應力狀態(tài)，其中???，按第四強度理論比較危險程度，則（）。A、a點較危險

B、兩者危險程度相同 C、b點較危險 D、不能判斷 ? ? ? ?(a)(b)

19、(B)。圖示兩危險點應力狀態(tài)，按第三強度理論比較危險程度，則（A、a點較危險

B、兩者危險程度相同 C、b點較危險 D、不能判斷

MPa 120 MPa 120 MPa(a)(b)

20、(D)齒輪傳動軸的變形形式為（）。

A、拉-壓變形B、扭轉變形C、拉-彎組合變形D、彎-扭組合變形

21、(D)處理組合變形的一般步驟是（）。A、內力分析-外力分析-應力分析-強度計算 B、應力分析-強度計算-內力分析-外力分析 C、強度計算-外力分析-內力分析-應力分析

D、外力分析-內力分析-應力分析-強度計算

22、(A)在拉-彎組合變形中，危險點的應力狀態(tài)屬于（）。

A、單向應力狀態(tài)B、二向應力狀態(tài)C、三向應力狀態(tài)D、應力狀態(tài)不定

23、(A)在彎-扭組合變形中，危險點的應力狀態(tài)屬于（）。A、平面應力狀態(tài)B、空間應力狀體C、單向應力狀態(tài)D、都不對

24、(C)兩端鉸支的圓截面壓桿，長1m，直徑50mm。其柔度為（A、60 B、66.7 C、80 D、50。）。）

25、(C)圖（a）桿件承受軸向拉力F，若在桿上分別開一側、兩側切口如圖（b）、圖（c）所示。令桿（a）、（b）、（c）中的最大拉應力分別為?1max、?2max和?3max，則下列結論中（）是錯誤的。A、?1max一定小于?2max B、?1max一定小于?3max C、?3max一定大于?2max D、?3max可能小于?2max

26、(A)兩端鉸鏈連接的壓桿，其長度系數(shù)μ值是（）。

A、1.0 B、0.7 C、0.5 D、2

27、(C)鋼材進入屈服階段后，表面會沿（）出現(xiàn)滑移線。

A、橫截面 B、縱截面 C、最大剪應力所在的面 D、最大正應力所在面

28、(B)一方形橫截面的壓桿，若在其上鉆一橫向小孔（如圖所示），則該桿與原來相比（）。

A、穩(wěn)定性降低，強度不變 B、穩(wěn)定性不變，強度降低 C、穩(wěn)定性和強度都降低 D、穩(wěn)定性和強度都不變 F

29、(B)若在強度計算和穩(wěn)定性計算中取相同的安全系數(shù)，則在下列說法中，（）是正確的。

A、滿足強度條件的壓桿一定滿足穩(wěn)定性條件 B、滿足穩(wěn)定性條件的壓桿一定滿足強度條件 C、滿足穩(wěn)定性條件的壓桿不一定滿足強度條件 D、不滿足穩(wěn)定性條件的壓桿不一定滿足強度條件

30、(B)。如圖所示直桿，其材料相同，截面和長度相同，支承方式不同，在軸向壓力作用下，哪個柔度最大，哪個柔度最小？有4種答案： A、大、小；

B、大、小； C、大、小；

D、大、小。

正確答案是（）FFFF(a)(b)(c)(d)

31、(ABC)提高壓桿穩(wěn)定性的措施（）A、選擇合理的截面形狀

B、改變壓感到的約束條件

C、合理選擇材料 答案不正確

32、(ABC)。

在下列有關壓桿臨界應力?cr的結論中,（）是錯誤的

A、細長桿的?cr值與桿的材料無關

B、中長桿的?cr值與桿的柔度無關 C、中長桿的?cr值與桿的材料無關

D、短粗桿的?cr值與桿的柔度無關

33、(BCD)。

將優(yōu)質碳鋼改為優(yōu)質高強度鋼后，能提高（）壓桿的承壓能力 A、細長

B、中長

C、短粗

D、非短粗

D、以上

第二篇：工程力學習題。。

一、填空題

2、力的三要素是力的（大小）、（方向）、（作用點）用符號表示力的單位是（N）或（KN）。

３、力偶的三要素是力偶矩的（大小）、（轉向）和（作用面的方位）。用符號表示力偶矩的單位為（N·m）或（KN·m）。

4、常見的約束類型有（柔性）約束、（光滑接觸面）約束、（光滑鉸鏈）約束和固定端約束。

5、低碳鋼拉伸時的大致可分為（線彈性階段）、（屈服階段）、（強化階段）和（頸縮）階段。

6、在工程設計中工程構建不僅要滿足強度要求，（剛度）要求和穩(wěn)定性要求，還要符合經(jīng)濟方面的要求。

7、圓軸扭轉的變形特點是：桿件的各橫截面繞桿軸線發(fā)生相對（轉動），桿軸線始終保持（直線）。

8、平面彎曲變形的變形特點是桿的軸線被彎成一條（曲線）。

9、靜定梁可分為三種類型，即（簡支梁）、（外伸梁）和（懸臂梁）。

10、（剛體）是指由無數(shù)個點組成的不變形系統(tǒng)。

11、由構件內一點處切取的單元體中，切應力為零的面稱為（主平面）。

12、平面匯交力系平衡的解析條件是：力系中所有的力在（任選兩個坐檔軸上）投影的代數(shù)均為（零）。

13、在工程中受拉伸的桿件，其共同的特點是：作用于桿件上的外力或外力的合力的作用線與構件軸線（重合），桿件發(fā)生（沿軸線）方

向，伸長或壓縮。

14、空間匯交力系的合力在任意一個坐標軸上的投影，等于（各分力）在同一軸上投影的（代數(shù)和），此稱為空間力系的（合力投影定理）。

15、力矩的大小等于（力）和（力臂）的乘積。通常規(guī)定力使物體繞矩心（逆時針轉動）時力矩為正，反之為負。

16、大小（相等），方向（相反），作用線（相互平行）的兩個力組成的力系，稱為力偶。力偶中二力之間的距離稱為（力偶臂），力偶所在的平面稱為（力偶的作用面）。

17、圓軸扭轉時，橫截面上任意點處的切應力沿橫截面的半徑呈（線性）分布。

18、構件的強度是指（構件抵抗破壞）的能力；構件的剛度是指（構件抵抗變形）的能力；構件的穩(wěn)定性是指（構件保持其原有幾何平衡狀態(tài)）的能力。

19、使構件發(fā)生脆性斷裂的原因主要是（拉）應力。

20、拉伸（壓縮）與彎曲組合變形，桿內各點處于（單向）應力狀態(tài)。

二、判斷題：（對的畫“√”，錯的畫“×”）

1、力的可傳性定理，只適用于剛體。（√）

2、兩物體間相互作用的力總是同時存在，并且兩力等值、反向共線，作用在同一個物體上。（×）

3、力的大小等于零或力的作用線通過矩心時，力矩等于零√）

4、力偶無合力，且力偶只能用力偶來等效。（√）

5、柔體約束特點是限制物體沿繩索伸長方向的運動，只能給物體提

供拉力。（√）

6、二力桿的約束力不一沿桿件兩端鉸鏈中心的連線，指向固定。（×）

7、截面法求軸力桿件受拉時軸力為負，受壓時軸力為正。（×）

一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內。錯選、多選或未選均無分。

1．圖示桿的重量為P，放置在直角槽內。桿與槽為光滑面接觸，A、B、C為三個接觸點，則該桿的正確受力圖是(D)

2．平面平行力系獨立的平衡方程式有(B)A．1個 B．2個 C．3個 D．4個

二、填空題（本大題共20小題，每小題1分，共20分）請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。

11.圖示光滑固定凸輪B對圓輪A的約束反力，其方向沿接觸面的公法線，且指向圓輪A，作用在接觸點處。

題11圖

12.同一平面內的兩個力偶的等效條件是它們的力偶矩相等。13.當平面任意力系的主矢和對任一點的主矩均等于零時，則該力系為平衡力系。

14.若動點M運動的速度不等于零，則當動點M的切向加速度aτ=0、法向加速度an=0時，點M作勻速直線運動。

15.在剛體的平動和定軸轉動中，肯定屬于平面運動的是定軸轉動。18.當一圓輪在固定曲面上作純滾動時，作用在其上的靜摩擦力所作的功=零。

21.構件應有足夠的強度；其含義是指在規(guī)定的使用條件下構件不會 破壞。

23.鉚釘在工作時，可能的破壞形式有兩種：剪切破壞和擠壓破壞。24.在梁的集中力偶作用處，梁的彎矩圖發(fā)生突變。

25.合理安排梁的受力情況，使梁的最大彎矩降低，可以減小梁的彎曲正應力、提高梁的彎曲強度。

27.為增大梁的抗彎剛度，可在不改變梁橫截面面積的前提下，改變橫截面形狀，使慣性矩I增大。

30.偏心拉伸（壓縮）是拉伸（壓縮）與彎曲的組合變形。

四、計算題（本大題共6小題，每小題5分．共30分）

33.T形桿的AB段水平，并與斜桿CD在C處鉸接，在桿AB的B端作

用有一主動力偶，其力偶矩的大小為MO=100N·m．若不計各桿的重量和各接觸處摩擦，試求固定鉸支座A的約束反力及連桿CD的內力。

AE=AC·sin 30°=0.25m ∑M =0:－MO+FCD·AE =0 FCD=400N FA=FCD=400N

答33圖

34.如圖所示平面機構，直角彎桿OAB可繞軸O轉動，套筒C可在桿AB上滑動，而與套筒C鉸接的桿CD則在鉛垂直槽內運動，直角彎桿OA段的長度為40cm。在圖示位置，AB段水平，4C=30cm，桿CD向上運動，其速度的大小為υ=30cm/s，試求該瞬時彎桿OAB轉動的角速度。

答34圖

35.如圖所示平面機構，直角三角形板與桿OA和BD鉸接，桿OA以勻角速度ω=6rad/s繞軸O轉動，帶動板ABC和搖桿BD運動。已知OA=10cm，AC=15cm，BC=45cm，在圖示瞬時，OA⊥AC，CB⊥BD.試求該瞬時，三角形板ABC的角速度和點C的速度。

答35圖

36.圖示階梯形桿AC，已知力F=lOkN，l1=l2=400mm，AB段的橫截面面積A1=lOOmm2，BC段的橫截面面積A2=50mm2，其彈性模量均為E=200GPa，試計算桿AC的軸向變形△l

利用軸向拉壓桿的變形條件求解(1)各段軸力計算 FNAB=F FNBC=－F(2)AC的軸向變形

38.已知某點應力狀態(tài)如圖所示，試求其主應力及最大切應力。

40.如圖所示A端固定懸臂直角折桿，已知AB段為圓截面桿，其直徑d=100mm，許用應力[σ]= 160MPa，C端作用一垂直于平面ABC的水平力F=6kN，圖中a=1m，試以最大切應力理論（第三強度理論）校核桿AB的強度。

Mmax=2Fa T=Fa

桿AB的強度滿足要求。

第三篇：工程力學規(guī)范化習題

工程力學規(guī)范化習題——靜力學單項選擇題

1.如果力R是F1、F2二力的合力,用矢量方程表示為R=F1+F2,則三力大小之間的關系為()。

必有R=F1+F

2不可能有R=F1+F2

必有R>F1,R>F2

可能有R

2.剛體受三力作用而處于平衡狀態(tài),則此三力的作用線（必匯交于一點

必互相平行

必都為零

必位于同一平面內

3.力偶對物體產(chǎn)生的運動效應為().只能使物體轉動

只能使物體移動

既能使物體轉動,又能使物體移動

它與力對物體產(chǎn)生的運動效應有時相同,有時不同

4.以下說法中正確的是().)。

物體在兩個力作用下平衡的充分必要條件是這二力等值、反向、共線。凡是受到兩個力作用的剛體都是二力構件。

理論力學中主要研究力對物體的外效應。

力是滑移矢量，力沿其作用線滑移不會改變對物體的作用效應。

5.關于平面力系的主矢和主矩，以下表述中正確的是

主矢的大小、方向與簡化中心無關

主矩的大小、轉向一定與簡化中心的選擇有關

當平面力系對某點的主矩為零時，該力系向任何一點簡化結果為一合力 當平面力系對某點的主矩不為零時，該力系向任一點簡化的結果均不可能為一合力

6.下列表述中正確的是

任何平面力系都具有三個獨立的平衡方程式

任何平面力系只能列出三個平衡方程式

在平面力系的平衡方程式的基本形式中，兩個投影軸必須相互垂直平面力系如果平衡，該力系在任意選取的投影軸上投影的代數(shù)和必為零

7.下列表述中不正確的是

力矩與力偶矩的量綱相同

力不能平衡力偶

一個力不能平衡一個力偶

力偶對任一點之矩等于其力偶矩，力偶中兩個力對任一軸的投影代數(shù)和等于零

8.如圖所示系統(tǒng)只受F作用而處于平衡。欲使A支座約束反力的作用線與AB成300角，則斜面的傾角α應為（）

00300450600

9.如圖所示，在剛體上A、B、C三點分別作用三個大小相等的力Ｆ

1、Ｆ

2、Ｆ3，則

剛體平衡

剛體不平衡，其簡化的最終結果是一個力

剛體不平衡，其簡化的最終結果是一個力偶

剛體不平衡，其簡化的最終結果是一個力和一個力偶

10.圖示的四個平面平衡結構中,屬于靜定結構的是

ABCD

DDCCADBDCC

第四篇：工程力學習題冊第五章 - 答案

《工程力學》

°表示。對

《工程力學》

√）

√）

×）

×）

×）

×）（×）

√）

√）

√）

×）

×）

×）

×）

×）

×）

√）

√）

×）（（（（（（（（（（（（（（（（（（《工程力學》

《工程力學》

?FX?0得：FN1＝－F（壓力）

《工程力學》

《工程力學》

第五篇：工程力學

飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料，是航空航天工程技術發(fā)展的決定性因素之一。航空航天材料科學是材料科學中富有開拓性的一個分支。飛行器的設計不斷地向材料科學提出新的課題，推動航空航天材料科學向前發(fā)展；各種新材料的出現(xiàn)也給飛行器的設計提供新的可能性，極大地促進了航空航天技術的發(fā)展。

航空航天材料的進展取決于下列3個因素:①材料科學理論的新發(fā)現(xiàn)：例如，鋁合金的時效強化理論導致硬鋁合金的發(fā)展；高分子材料剛性分子鏈的定向排列理論導致高強度、高模量芳綸有機纖維的發(fā)展。②材料加工工藝的進展：例如，古老的鑄、鍛技術已發(fā)展成為定向凝固技術、精密鍛壓技術，從而使高性能的葉片材料得到實際應用；復合材料增強纖維鋪層設計和工藝技術的發(fā)展，使它在不同的受力方向上具有最優(yōu)特性，從而使復合材料具有“可設計性”，并為它的應用開拓了廣闊的前景；熱等靜壓技術、超細粉末制造技術等新型工藝技術的成就創(chuàng)造出具有嶄新性能的一代新型航空航天材料和制件，如熱等靜壓的粉末冶金渦輪盤、高效能陶瓷制件等。③材料性能測試與無損檢測技術的進步：現(xiàn)代電子光學儀器已經(jīng)可以觀察到材料的分子結構；材料機械性能的測試裝置已經(jīng)可以模擬飛行器的載荷譜，而且無損檢測技術也有了飛速的進步。材料性能測試與無損檢測技術正在提供越來越多的、更為精細的信息，為飛行器的設計提供更接近于實際使用條件的材料性能數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)提供保證產(chǎn)品質量的檢測手段。一種新型航空航天材料只有在這三個方面都已經(jīng)發(fā)展到成熟階段，才有可能應用于飛行器上。因此，世界各國都把航空航天材料放在優(yōu)先發(fā)展的地位。中國在50年代就創(chuàng)建了北京航空材料研究所和北京航天材料工藝研究所，從事航空航天材料的應用研究。

簡況 18世紀60年代發(fā)生的歐洲工業(yè)革命使紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機器制造工業(yè)得到很大的發(fā)展，從而結束了人類只能利用自然材料向天空挑戰(zhàn)的時代。1903年美國萊特兄弟制造出第一架裝有活塞式航空發(fā)動機的飛機,當時使用的材料有木材(占47％),鋼（占35％）和布（占18％）,飛機的飛行速度只有16公里/時。1906年德國冶金學家發(fā)明了可以時效強化的硬鋁，使制造全金屬結構的飛機成為可能。40年代出現(xiàn)的全金屬結構飛機的承載能力已大大增加，飛行速度超過了600公里/時。在合金強化理論的基礎上發(fā)展起來的一系列高溫合金使得噴氣式發(fā)動機的性能得以不斷提高。50年代鈦合金的研制成功和應用對克服機翼蒙皮的“熱障”問題起了重大作用，飛機的性能大幅度提高,最大飛行速度達到了3倍音速。40年代初期出現(xiàn)的德國 V-2火箭只使用了一般的航空材料。50年代以后，材料燒蝕防熱理論的出現(xiàn)以及燒蝕材料的研制成功，解決了彈道導彈彈頭的再入防熱問題。60年代以來,航空航天材料性能的不斷提高,一些飛行器部件使用了更先進的復合材料，如碳纖維或硼纖維增強的環(huán)氧樹脂基復合材料、金屬基復合材料等，以減輕結構重量。返回型航天器和航天飛機在再入大氣層時會遇到比彈道導彈彈頭再入時間長得多的空氣動力加熱過程，但加熱速度較慢，熱流較小。采用抗氧化性能更好的碳-碳復合材料陶瓷隔熱瓦等特殊材料可以解決防熱問題。

分類 飛行器發(fā)展到80年代已成為機械加電子的高度一體化的產(chǎn)品。它要求使用品種繁多的、具有先進性能的結構材料和具有電、光、熱和磁等多種性能的功能材料。航空航天材料按材料的使用對象不同可分為飛機材料、航空發(fā)動機材料、火箭和導彈材料和航天器材料等；按材料的化學成分不同可分為金屬與合金材料、有機非金屬材料、無機非金屬材料和復合材料。

材料應具備的條件 用航空航天材料制造的許多零件往往需要在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工作，有的則受到重量和容納空間的限制，需要以最小的體積和質量發(fā)揮在通常情況下等效的功能，有的需要在大氣層中或外層空間長期運行，不可能停機檢查或更換零件，因而要有極高的可靠性和質量保證。不同的工作環(huán)境要求航空航天材料具有不同的特性。

高的比強度和比剛度 對飛行器材料的基本要求是：材質輕、強度高、剛度好。減輕飛行器本身的結構重量就意味著增加運載能力，提高機動性能，加大飛行距離或射程，減少燃油或推進劑的消耗。比強度和比剛度是衡量航空航天材料力學性能優(yōu)劣的重要參數(shù)：

比強度＝/

比剛度＝/式中[kg2][kg2]為材料的強度，為材料的彈性模量，為材料的比重。

飛行器除了受靜載荷的作用外還要經(jīng)受由于起飛和降落、發(fā)動機振動、轉動件的高速旋轉、機動飛行和突風等因素產(chǎn)生的交變載荷，因此材料的疲勞性能也受到人們極大的重視。

優(yōu)良的耐高低溫性能 飛行器所經(jīng)受的高溫環(huán)境是空氣動力加熱、發(fā)動機燃氣以及太空中太陽的輻照造成的。航空器要長時間在空氣中飛行，有的飛行速度高達3倍音速,所使用的高溫材料要具有良好的高溫持久強度、蠕變強度、熱疲勞強度，在空氣和腐蝕介質中要有高的抗氧化性能和抗熱腐蝕性能，并應具有在高溫下長期工作的組織結構穩(wěn)定性。火箭發(fā)動機燃氣溫度可達3000[2oc]以上，噴射速度可達十余個馬赫數(shù)，而且固體火箭燃氣中還夾雜有固體粒子，彈道導彈頭部在再入大氣層時速度高達20個馬赫數(shù)以上，溫度高達上萬攝氏度，有時還會受到粒子云的侵蝕，因此在航天技術領域中所涉及的高溫環(huán)境往往同時包括高溫高速氣流和粒子的沖刷。在這種條件下需要利用材料所具有的熔解熱、蒸發(fā)熱、升華熱、分解熱、化合熱以及高溫粘性等物理性能來設計高溫耐燒蝕材料和發(fā)冷卻材料以滿足高溫環(huán)境的要求。太陽輻照會造成在外層空間運行的衛(wèi)星和飛船表面溫度的交變，一般采用溫控涂層和隔熱材料來解決。低溫環(huán)境的形成來自大自然和低溫推進劑。飛機在同溫層以亞音速飛行時表面溫度會降到-50[2oc]左右,極圈以內各地域的嚴冬會使機場環(huán)境溫度下降到-40[2oc]以下。在這種環(huán)境下要求金屬構件或橡膠輪胎不產(chǎn)生脆化現(xiàn)象。液體火箭使用液氧(沸點為-183[2oc])和液氫(沸點為-253[2oc])作推進劑，這為材料提出了更嚴峻的環(huán)境條件。部分金屬材料和絕大多數(shù)高分子材料在這種條件下都會變脆。通過發(fā)展或選擇合適的材料，如純鋁和鋁合金、鈦合金、低溫鋼、聚四氟乙烯、聚酰亞胺和全氟聚醚等，才能解決超低溫下結構承受載荷的能力和密封等問題。

耐老化和耐腐蝕 各種介質和大氣環(huán)境對材料的作用表現(xiàn)為腐蝕和老化。航空航天材料接觸的介質是飛機用燃料(如汽油、煤油)、火箭用推進劑（如濃硝酸、四氧化二氮、肼類）和各種潤滑劑、液壓油等。其中多數(shù)對金屬和非金屬材料都有強烈的腐蝕作用或溶脹作用。在大氣中受太陽的輻照、風雨的侵蝕、地下潮濕環(huán)境中長期貯存時產(chǎn)生的霉菌會加速高分子材料的老化過程。耐腐蝕性能、抗老化性能、抗霉菌性能是航空航天材料應該具備的良好特性。

適應空間環(huán)境 空間環(huán)境對材料的作用主要表現(xiàn)為高真空(1.33×10[55-1]帕)和宇宙射線輻照的影響。金屬材料在高真空下互相接觸時，由于表面被高真空環(huán)境所凈化而加速了分子擴散過程，出現(xiàn)“冷焊”現(xiàn)象；非金屬材料在高真空和宇宙射線輻照下會加速揮發(fā)和老化，有時這種現(xiàn)象會使光學鏡頭因揮發(fā)物沉積

而被污染，密封結構因老化而失效。航天材料一般是通過地面模擬試驗來選擇和發(fā)展的，以求適應于空間環(huán)境。

壽命和安全 為了減輕飛行器的結構重量，選取盡可能小的安全余量而達到絕對可靠的安全壽命，被認為是飛行器設計的奮斗目標。對于導彈或運載火箭等短時間一次使用的飛行器，人們力求把材料性能發(fā)揮到極限程度。為了充分利用材料強度并保證安全，對于金屬材料已經(jīng)使用“損傷容限設計原則”。這就要求材料不但具有高的比強度，而且還要有高的斷裂韌性。在模擬使用的條件下測定出材料的裂紋起始壽命和裂紋的擴展速率等數(shù)據(jù)，并計算出允許的裂紋長度和相應的壽命，以此作為設計、生產(chǎn)和使用的重要依據(jù)。對于有機非金屬材料則要求進行自然老化和人工加速老化試驗，確定其壽命的保險期。復合材料的破損模式、壽命和安全也是一項重要的研究課題。