複合材料
一方向材の層を [0/90]ₛ のように直交させて対称に積み重ねた積層板の、面内の剛性についての説明として正しいものはどれか。
- A0°方向と90°方向のヤング率は等しく、45°方向でも両方の層が半分ずつ効くので面内で等方性になる
- B0°方向のヤング率だけが高く、90°方向は繊維が荷重を受けず、樹脂だけのヤング率になる
- C0°方向と90°方向のヤング率はほぼ等しいが、45°方向では面内せん断が効いて小さくなる
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正解：C. 0°方向と90°方向のヤング率はほぼ等しいが、45°方向では面内せん断が効いて小さくなる
[0/90]ₛ では、0°方向に引っ張ると0°層が、90°方向に引っ張ると90°層が繊維方向で荷重を受けるので、両方向のヤング率はほぼ等しくなります。しかし45°方向に引っ張ると、どの層の繊維も荷重の方向から45°ずれ、変形はおもに樹脂が支える面内せん断になるので、ヤング率は大きく下がります。面内で等方性に近づけたいときは、[0/±45/90]ₛ のように45°の層を加えた疑似等方積層にします。45°方向も同じという説明はこの点を見落としています。90°方向でも90°層の繊維が荷重を受けるので、樹脂だけのヤング率になるわけではありません。なお、どの積層でも厚さ方向は樹脂が支えるので、層間はく離が起こりやすい点は残ります。