일방향으로 정렬된 연속 섬유 복합재료에 대해, 혼합 법칙의 등변형률 식과 등응력 식의 구분 사용으로 옳은 것은 무엇인가?

정답: A. 섬유에 평행하게 인장할 때는 등변형률 식, 수직으로 인장할 때는 등응력 식으로 근사한다

섬유에 평행하게 인장하면 섬유와 기지는 병렬로 연결된 스프링처럼 같은 만큼 늘어나므로, 등변형률 식 E₁ = VfEf + VmEm이 성립합니다. 섬유에 수직으로 인장하면 섬유와 기지는 직렬 스프링처럼 같은 응력을 받으므로, 등응력 식 1/E₂ = Vf/Ef + Vm/Em으로 근사합니다. 같은 부피 분율로 비교하면 등변형률 식은 영률의 상한, 등응력 식은 하한을 줍니다(보이트와 로이스의 한계). 평행 방향에 등응력 식, 수직 방향에 등변형률 식을 적용하는 설명은 평행과 수직을 반대로 한 오류입니다. 일방향재의 영률은 섬유 방향과 수직 방향에서 크게 다르므로, 방향과 관계없다는 설명도 틀립니다. 실제 수직 방향의 영률은 등응력 식보다 약간 큰 경우가 많아, 할핀-차이 식 등으로 보정합니다.