複合材料
一方向CFRP(繊維方向のヤング率140 GPa、密度1.6 g/cm³)と鋼(ヤング率210 GPa、密度7.9 g/cm³)の、繊維方向の比弾性率(ヤング率/密度)の比 CFRP/鋼 はどれに最も近いか。
- A約0.67
- B約3.3
- C約4.9
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正解：B. 約3.3
比弾性率は、CFRP が 140/1.6 = 87.5、鋼が 210/7.9 ≈ 26.6(単位はどちらも GPa/(g/cm³))なので、比は 87.5/26.6 ≈ 3.3 です。ヤング率そのものは CFRP のほうが小さいものの、密度が約5分の1なので、同じ重さで比べると約3.3倍の剛性になります。約0.67 はヤング率だけを比べた値(140/210)、約4.9 は密度の比(7.9/1.6)だけを見た値です。ただし、この値は繊維方向だけのもので、繊維に垂直な方向では比弾性率は鋼よりはるかに小さくなります。実際の構造では積層によって方向を補うので、比剛性の利点はこの値より小さくなります。