2025年假肢材料研究假肢装配工程师考试练习题及答案

2025年假肢材料研究假肢装配工程师考试练习题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分）1.下列哪种聚合物在常温下具有最高的冲击韧性，且被广泛用于接受腔的柔性内衬？A.低密度聚乙烯（LDPE）B.聚甲醛（POM）C.热塑性聚氨酯（TPU）D.聚醚醚酮（PEEK）答案：C2.碳纤维/环氧层合板在假脚板中的铺层方向若采用[0/45/90/−45]s，其主要设计目的是：A.提高纵向刚度B.降低层间剪切应力C.增加横向电导率D.减少紫外线老化答案：B3.钛合金Ti6Al4VELI在假肢连接件中常做阳极氧化处理，其表面生成的陶瓷层主要相组成是：A.αTiB.βTiC.TiO₂（金红石型）D.Ti₃Al金属间化合物答案：C4.根据ISO10328:2016，假脚在“极端内翻外翻”循环试验中，加载频率应控制在：A.0.5Hz±0.1HzB.1.0Hz±0.1HzC.2.0Hz±0.2HzD.3.0Hz±0.3Hz答案：B5.用于大腿接受腔的聚丙烯共聚物中添加0.3%纳米蒙脱土，可使其弯曲模量提高约：A.5%B.15%C.30%D.50%答案：C6.在假肢硅胶衬套中掺入多壁碳纳米管（MWCNTs）的主要风险是：A.降低撕裂强度B.增加皮肤致敏概率C.提高玻璃化转变温度D.降低耐臭氧性答案：B7.采用选择性激光烧结（SLS）制作钛合金假肢零件时，推荐的层厚范围是：A.10–20µmB.30–50µmC.60–90µmD.100–120µm答案：B8.下列哪种测试可最快速判定聚氨酯弹性体的耐水解老化性能？A.100°C沸水浸渍7dB.121°C高压蒸汽24hC.80°C、95%RH14dD.37°C生理盐水90d答案：B9.假肢膝关节采用磁流变（MR）阻尼器，其剪切屈服强度主要受控于：A.磁场强度B.温度C.活塞直径D.硅油黏度答案：A10.根据欧盟MDR2017/745，假肢产品植入体内的部分其化学表征应遵循：A.ISO109931B.ISO109939C.ISO1099318D.ISO1099323答案：C11.在碳纤维铺层中引入“Zpin”技术可显著提高：A.层间Ⅱ型断裂韧性B.纵向弹性模量C.密度D.热膨胀系数答案：A12.用于小腿假肢的铝镁合金6061T6，其电化学腐蚀电位在3.5%NaCl溶液中约为：A.−0.85VSCEB.−0.75VSCEC.−0.65VSCED.−0.55VSCE答案：A13.采用聚乳酸（PLA）3D打印接受腔时，为降低翘曲应首选：A.0.1mm层厚+封闭式热室B.0.3mm层厚+风扇强制冷却C.0.2mm层厚+玻璃平台D.0.4mm层厚+PEI底板答案：A14.假肢踝关节若使用玻璃纤维/尼龙66注塑成型，其最佳纤维长度区间为：A.0.1–0.5mmB.1–3mmC.5–8mmD.10–15mm答案：B15.根据ASTMF1259，假脚耐久性试验中，完成5×10⁶次循环后残余变形不得超过：A.1mmB.2mmC.3mmD.5mm答案：C16.硅橡胶衬套若出现“喷霜”现象，最可能迁移至表面的添加剂是：A.二氧化硅B.过氧化苯甲酰C.癸二酸二辛酯（DOS）D.氧化铁红答案：C17.钛合金假肢螺钉若发生“冷焊”，优先推荐的解决方法是：A.提高拧紧扭矩20%B.表面镀银C.使用二硫化钼涂层D.改用不锈钢答案：C18.采用真空灌注工艺制作碳纤维接受腔时，树脂黏度宜控制在：A.50–100cPB.200–300cPC.400–600cPD.800–1000cP答案：B19.假肢用硅胶的“压缩永久变形”测试条件为：A.100°C×22h，压缩25%B.150°C×24h，压缩30%C.175°C×72h，压缩50%D.200°C×168h，压缩75%答案：A20.在假肢膝关节气动缸中，若活塞杆表面镀铬层厚度不足，最先出现的失效形式是：A.点蚀B.气蚀C.黏着磨损D.微动磨损答案：A21.采用PEEKCF30（30%碳纤维）制作假肢连接盘，其热变形温度（1.8MPa）约为：A.180°CB.250°CC.315°CD.380°C答案：C22.假肢用丙烯酸树脂若加入1%光引发剂TPO，其固化深度在405nmLED下约为：A.0.5mmB.1.0mmC.2.0mmD.3.5mm答案：C23.根据ISO22675:2016，假脚“动态足跟”试验中，后跟峰值力为：A.0.8BWB.1.0BWC.1.2BWD.1.5BW答案：C24.采用芳纶纤维增强的假脚板，其最大优势是：A.高耐紫外B.高比模量C.高比韧性D.高电导率答案：C25.假肢接受腔采用低温热塑板（T=120°C），其收缩率一般小于：A.1%B.3%C.5%D.8%答案：B26.钛合金假肢铸件若出现“αcase”，其深度通常不超过：A.10µmB.50µmC.100µmD.200µm答案：B27.在假肢硅胶中添加纳米ZnO，可赋予其：A.抗真菌性能B.抗静电性能C.光致变色D.形状记忆答案：A28.采用连续玻璃纤维/环氧缠绕制作假肢管，其环向缠绕张力推荐值为纤维极限强度的：A.1–2%B.5–8%C.10–15%D.20–25%答案：B29.假肢用镁合金WE43，其体外腐蚀速率在Hank’s溶液中7d约为：A.0.01mm/yB.0.1mm/yC.0.5mm/yD.1.0mm/y答案：B30.若假肢膝关节采用磁编码器测角，其分辨率一般可达：A.0.1°B.0.5°C.1.0°D.2.0°答案：A二、多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）31.下列哪些方法可有效降低碳纤维/环氧假脚板的层间剪切失效？A.在0°层间插入±45°层B.使用增韧环氧C.表面缠绕玻璃纤维D.采用ZpinE.提高固化温度至200°C答案：A、B、D32.关于钛合金Ti6Al4VELI的微观组织，下列说法正确的是：A.全片层组织具有高的断裂韧性B.双态组织兼具强度与塑性C.等轴α组织疲劳性能最佳D.β退火组织可降低弹性模量E.马氏体α′相降低硬度答案：A、B、C33.假肢硅胶衬套出现皮肤接触性皮炎的可能诱因包括：A.游离硅氧烷低聚物B.残余过氧化物C.纳米银颗粒D.癸二酸二辛酯迁移E.表面粗糙度过高答案：A、B、C、D34.下列哪些属于假肢接受腔3D打印后处理步骤？A.紫外光二次固化B.异丙醇清洗C.真空热处理D.表面喷砂E.密封渗蜡答案：A、B、C、D35.影响SLS打印尼龙12假肢零件尺寸精度的因素有：A.粉体预热温度B.激光扫描间距C.层厚D.粉体含水率E.零件摆放角度答案：A、B、C、D、E36.假肢用镁合金表面微弧氧化（MAO）涂层的主要相包括：A.MgOB.Mg₂SiO₄C.MgAl₂O₄D.Mg(OH)₂E.Mg₃(PO₄)₂答案：A、B、C37.下列哪些属于假肢膝关节智能控制中的“高层控制”算法？A.有限状态机B.PIDC.模糊逻辑D.神经网络E.阻抗控制答案：A、C、D38.关于假肢脚板的“能量返还”指标，下列说法正确的是：A.与滞回损耗成反比B.与铺层顺序有关C.随环境温度升高而降低D.与使用者体重无关E.可通过DMA测试评估答案：A、B、C、E39.假肢用丙烯酸树脂中添加玻璃纤维，可带来：A.降低聚合收缩B.提高冲击强度C.增加密度D.提高玻璃化温度E.改善X射线显影答案：B、C、E40.下列哪些属于假肢装配中的“生物力学对线”参数？A.矢状面膝关节角度B.冠状面足跟偏移C.水平面足尖外旋D.股骨髁球心高度E.坐骨承重面角度答案：A、B、C、D三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）41.碳纤维/环氧层合板在潮湿环境下其层间剪切强度会下降，但弯曲模量几乎不变。答案：√42.钛合金Ti6Al4VELI中降低氧含量至0.13%以下可显著提高疲劳寿命。答案：√43.假肢硅胶衬套的“压缩永久变形”越大，说明其回弹性越好。答案：×44.PEEK材料的玻璃化转变温度为143°C，因此可在121°C高压蒸汽中无限次灭菌。答案：×45.采用真空辅助成型（VARI）工艺可显著降低碳纤维假脚板的孔隙率。答案：√46.镁合金假肢零件表面化学镀镍后，其腐蚀电位可正移约200mV。答案：√47.假肢膝关节采用磁流变阻尼器时，断电后阻尼力立即降为零。答案：×48.在3D打印PLA假肢接受腔时，层间冷却速率越快，越有利于提高层间结合强度。答案：×49.假肢用低温热塑板在热成型后放置24h会出现应力松弛，导致尺寸变化。答案：√50.根据ISO10328，假脚耐久性试验中允许在循环过程中出现可见裂纹，只要残余变形小于3mm即可判定合格。答案：×四、填空题（每空1分，共20分）51.碳纤维/环氧层合板在假脚板中常用的三种铺层角度为________、________、________。答案：0°、45°、90°52.钛合金Ti6Al4VELI中“ELI”表示________，其氧含量上限为________%。答案：ExtraLowInterstitial、0.1353.假肢硅胶衬套的“硬度”通常用________硬度计测量，其标准试片厚度为________mm。答案：ShoreA、654.根据ISO22675，假脚动态试验中，后跟峰值力为________BW，前足峰值力为________BW。答案：1.2、1.055.PEEK的玻璃化转变温度为________°C，熔点为________°C。答案：143、34356.采用SLS打印尼龙12时，粉体预热温度一般控制在________°C，低于其熔点约________°C。答案：170、5–1057.假肢用镁合金WE43的稀土元素主要为________和________。答案：Y、Nd58.假肢膝关节磁流变阻尼器的工作磁场强度范围为________kA/m，剪切屈服应力可达________kPa。答案：0–200、50–8059.假肢接受腔3D打印后，采用________%异丙醇超声清洗________min可去除未固化树脂。答案：90、560.根据ASTMF1259，假脚耐久性试验循环次数为________次，频率为________Hz。答案：5×10⁶、1五、简答题（每题6分，共30分）61.简述碳纤维/环氧假脚板在湿热环境下性能退化的机理，并给出两种改善措施。答案：湿热环境使环氧基体吸湿塑化，导致玻璃化转变温度下降、基体膨胀、界面剪切强度降低，最终引起层间剪切和弯曲刚度下降。改善措施：①采用环氧酚醛共混体系提高交联密度；②在层间引入热塑性纳米纤维膜增韧，抑制微裂纹扩展。62.说明钛合金Ti6Al4VELI表面“αcase”的形成原因及其对疲劳性能的影响，并提出一种去除工艺。答案：高温（>800°C）下氧扩散至钛表面形成富氧α相硬脆层，厚度约20–80µm，其硬度高、塑性低，在循环载荷下易萌生微裂纹，导致疲劳寿命下降50%以上。去除工艺：采用喷丸+酸洗（HF/HNO₃=1:10，温度40°C，时间30s）可去除αcase并引入压应力，恢复疲劳极限。63.列举三种假肢用硅胶衬套的灭菌方式，并比较其对材料性能的影响。答案：①高压蒸汽121°C×30min：可导致硅氧烷水解，硬度增加3–5ShoreA，伸长率下降10%；②环氧乙烷（EO）45°C×4h：影响小，但需7d解析残留；③γ射线25kGy：交联密度增加，撕裂强度下降5–8%，颜色变黄。推荐EO或低温等离子体灭菌。64.说明假肢接受腔3D打印采用“晶格结构”设计的优势，并给出一种晶格单元及其力学性能特点。答案：晶格结构可减重30–60%、增加透气面积、调节局部刚度，实现“刚性柔性”渐变。以Diamond单元（面心立方+对角支柱）为例，相对密度0.2时，等效弹性模量约200MPa，平台应力2MPa，适合大转子免压区。65.简述假肢膝关节智能控制中“分层控制”架构，并给出各层功能。答案：分层控制分三层：①高层—步态相位识别与模式切换（有限状态机、神经网络）；②中层—关节轨迹规划（最小急动度、阻抗模型）；③低层—执行器力矩/阻尼跟踪（PID、模糊PID）。层间通过统一接口（ROS话题）通信，实现模块化与实时性。六、计算题（每题10分，共30分）66.某碳纤维/环氧假脚板为矩形截面，宽度30mm，厚度4mm，跨距120mm，三点弯曲测试得破坏载荷1.2kN，跨中挠度5mm。求：（1）最大弯曲应力σ；（2）弯曲模量E；（3）若要求安全系数2.0，使用者体重100kg，是否满足静态强度？（碳纤维σb=1500MPa）答案：（1）σ=3FL/(2bh²)=3×1200×120/(2×30×4²)=450MPa（2）E=FL³/(4bh³δ)=1200×120³/(4×30×4³×5)=54GPa（3）许用应力=1500/2=750MPa>450MPa，满足。67.某钛合金Ti6Al4VELI假肢连接件承受轴向交变载荷，最大载荷Fmax=3kN，最小载荷Fmin=0.5kN，截面积A=50mm²，材料疲劳极限σe=550MPa（R=0.1），求：（1）应力幅σa；（2）平均应力σm；（3）按Goodman准则判断安全系数。（σb=950MPa）答案：（1）σa=(σmax−σmin)/2=(60−10)/2=25MPa（2）σm=(60+10)/2=35MPa（3）Goodman：σa/σe+σm/σb=25/550+35/950=0.045+0.037=0.082，安全系数=1/0.082≈12.2，安全。68.某假肢膝关节磁流变阻尼器活塞直径2