ガラス繊維(ヤング率72 GPa)を体積分率40%で一方向に入れた樹脂(ヤング率3.0 GPa)の複合材料を、繊維に平行な方向に引っ張る。弾性範囲で、荷重のうち繊維が受け持つ割合はどれに最も近いか。

正解：B. 約94%

繊維に平行な引張では繊維と樹脂のひずみが等しいので、それぞれが受け持つ力は体積分率とヤング率の積に比例します。繊維の割合は VfEf/(VfEf + VmEm) = 0.40 × 72 / (0.40 × 72 + 0.60 × 3.0) = 28.8/30.6 ≈ 0.94、約94% です。約40% は、荷重が体積分率に比例すると考えた誤りで、ヤング率の違いを無視しています。約6% は樹脂が受け持つ割合で、繊維と取り違えたものです。繊維の体積が半分に満たなくても、荷重のほとんどを繊維が支えるので、繊維方向の強度と剛性は繊維の性質でほぼ決まります。