유리 섬유(영률 72 GPa)를 부피 분율 40%로 일방향으로 넣은 수지(영률 3.0 GPa) 복합재료를 섬유에 평행한 방향으로 인장한다. 탄성 범위에서 하중 중 섬유가 담당하는 비율에 가장 가까운 것은 무엇인가?

정답: B. 약 94%

섬유에 평행한 인장에서는 섬유와 수지의 변형률이 같으므로, 각각이 담당하는 힘은 부피 분율과 영률의 곱에 비례합니다. 섬유의 비율은 VfEf/(VfEf + VmEm) = 0.40 × 72 / (0.40 × 72 + 0.60 × 3.0) = 28.8/30.6 ≈ 0.94, 약 94%입니다. 약 40%는 하중이 부피 분율에 비례한다고 생각한 오류로, 영률의 차이를 무시하고 있습니다. 약 6%는 수지가 담당하는 비율로, 섬유와 혼동한 것입니다. 섬유의 부피가 절반에 못 미치더라도 하중의 대부분을 섬유가 지지하므로, 섬유 방향의 강도와 강성은 섬유의 성질로 거의 결정됩니다.