Ein Verbundwerkstoff aus Harz (Elastizitätsmodul 3,0 GPa) mit unidirektional eingebetteten Glasfasern (Elastizitätsmodul 72 GPa) bei einem Volumenanteil von 40 % wird parallel zu den Fasern auf Zug belastet. Welcher Wert kommt im elastischen Bereich dem Anteil der Last, den die Fasern tragen, am nächsten?

Lösung: B. ca. 94 %

Bei Zug parallel zu den Fasern sind die Dehnungen von Faser und Harz gleich, sodass die jeweils getragene Kraft proportional zum Produkt aus Volumenanteil und Elastizitätsmodul ist. Der Anteil der Fasern beträgt VfEf/(VfEf + VmEm) = 0,40 × 72 / (0,40 × 72 + 0,60 × 3,0) = 28,8/30,6 ≈ 0,94, also etwa 94 %. Ca. 40 % nimmt an, dass die Last proportional zum Volumenanteil ist, und übersieht den Unterschied der Elastizitätsmoduln. Ca. 6 % ist der Anteil des Harzes, der mit dem der Fasern verwechselt wurde. Auch wenn die Fasern weniger als die Hälfte des Volumens ausmachen, tragen sie fast die gesamte Last; Festigkeit und Steifigkeit in Faserrichtung werden daher nahezu von den Fasereigenschaften bestimmt.