준등방성 적층의 뜻
[0/±45/90]ₛ처럼 섬유 방향을 같은 각도로 나눈 층을 겹친 적층. 면내 영률이 어느 방향에서나 거의 같아지지만, 두께 방향은 약한 그대로이다.
일본어 명칭: 疑似等方積層
‘준등방성 적층’ 관련 연습 문제는 2개 분야에 2문제가 있습니다(재료 선택과 설계, 복합재료 등).
이 용어의 분야: 복합재료
준등방성 적층 연습 문제에 도전
길이와 인장 강성이 정해진 타이를 강(E = 210 GPa, ρ = 7.8 g/cm³, 1 kg당 가격을 1로 함)과 준등방성 적층 CFRP(E = 70 GPa, ρ = 1.6 g/cm³, 1 kg당 가격은 강의 20배로 함)로 만든다. 단면적을 자유롭게 바꿀 수 있을 때, CFRP 타이의 재료비는 강 타이의 약 몇 배인가?
- A약 0.62배
- B약 20배
- C약 12배
정답과 해설 보기
정답: C. 약 12배
강성으로 정해지는 타이의 질량은 ρ/E에 비례하므로, 질량의 비 CFRP/강은 (1.6/70)/(7.8/210) = 0.0229/0.0371 ≈ 0.62입니다. 재료비는 질량에 1 kg당 가격을 곱한 것이므로 0.62 × 20 ≈ 12.3, 즉 약 12배가 됩니다. 약 0.62배는 질량만 비교한 값으로 가격을 고려하지 않았습니다. 약 20배는 1 kg당 가격의 비만 본 값으로, CFRP에서는 필요한 질량이 적어도 된다는 점을 무시한 것입니다. 비용을 목적으로 할 때의 성능 지수는 E/(Cmρ)(Cm은 1 kg당 가격)가 되며, 가벼움에서는 유리한 CFRP도 재료비로 보면 강보다 훨씬 불리해집니다. 실제로는 가공비나, 가벼워짐으로써 줄어드는 사용 중의 연료 등도 포함하여 판단합니다.
해설 속의 ‘준등방성 적층’
면내에서 등방성에 가깝게 하고 싶을 때는 [0/±45/90]ₛ와 같이 45° 층을 추가한 준등방성 적층으로 합니다.
일방향재의 층을 [0/90]ₛ와 같이 직교시켜 대칭으로 쌓은 적층판의 면내 강성에 대한 설명으로 옳은 것은…
‘준등방성 적층’ 관련 문제(2문제)
관련 용어
CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱) 영률 층간 박리 금속 기지 복합재료 세라믹 기지 복합재료 실란 커플링제 임계 섬유 길이 GFRP(유리 섬유 강화 플라스틱)