セラミックス・ガラス
ワイブル係数 m = 10 のセラミックスで、体積Vの試験片の特性強度が500 MPaだった。同じ材料でできた体積10Vの部品の特性強度は、ワイブルの体積効果 σ₂/σ₁ = (V₁/V₂)の1/m乗 を使うとどれに最も近いか。
- A約50 MPa
- B約500 MPa(変わらない)
- C約397 MPa
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正解：C. 約397 MPa
最弱リンクの考え方では、体積が大きいほど大きな欠陥を含む確率が高くなり、強度が下がります。σ₂ = 500 × (1/10)の0.1乗 = 500 × 0.794 ≈ 397 MPa です。約50 MPa は強度が体積に反比例すると考えた誤りで、実際にはm乗根で効くので低下はゆるやかです。約500 MPa は、金属のように強度を寸法によらない材料定数とみなした誤りです。小さな試験片の曲げ強度をそのまま大きな部品の設計に使うと危険側になるため、セラミックス部品の設計では、有効体積の違いを考えて強度を補正します。