複合材料

繊維強化複合材料での母材(マトリックス)のおもな役割として正しいものはどれか。

  1. A荷重の大部分を受け持ち、繊維の役割は母材の割れを防いで靭性を上げることに限られる
  2. B繊維どうしを結びつけて形を保ち、界面のせん断で繊維に荷重を伝え、繊維を環境から守る
  3. C繊維の熱膨張を打ち消すことだけが役割で、強度や剛性などの力学的な性質には影響しない
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正解:B. 繊維どうしを結びつけて形を保ち、界面のせん断で繊維に荷重を伝え、繊維を環境から守る

繊維強化複合材料では、強くて剛い繊維が荷重の大部分を受け持ち、母材は繊維を所定の位置と向きに保って部品の形をつくります。外から加わった荷重は、母材から繊維と母材の界面のせん断を通じて繊維に伝わります。母材は繊維を傷や湿気、薬品から守り、1本の繊維が切れたときにき裂が隣の繊維へそのまま進むのを防ぐ役割もあります。荷重の大部分を母材が受け持つという説明は、繊維と母材の役割を逆にしたものです。母材は繊維に垂直な方向の強さや圧縮強さ、層の間の強さを大きく左右するので、力学的な性質に影響しないという説明も誤りです。

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