疑似等方積層とは
ぎじとうほうせきそう
[0/±45/90]ₛ のように、繊維の向きを等しい角度で分けた層を重ねた積層。面内のヤング率がどの方向でもほぼ等しくなるが、厚さ方向は弱いまま。
「疑似等方積層」は、2分野の2問の練習問題に出てきます(材料選択と設計, 複合材料など)。
この用語の分野: 複合材料
疑似等方積層の練習問題に挑戦
長さと引張剛性が決まったタイを、鋼(E = 210 GPa、ρ = 7.8 g/cm³、1 kgあたりの価格を1とする)と、疑似等方積層のCFRP(E = 70 GPa、ρ = 1.6 g/cm³、1 kgあたりの価格は鋼の20倍とする)でつくる。断面積は自由に変えられるとき、CFRPのタイの材料費は鋼のタイの約何倍か。
- A約0.62倍
- B約20倍
- C約12倍
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正解：C. 約12倍
剛性で決まるタイの質量は ρ/E に比例するので、質量の比 CFRP/鋼 は (1.6/70)/(7.8/210) = 0.0229/0.0371 ≈ 0.62 です。材料費は質量に1 kgあたりの価格を掛けたものなので、0.62 × 20 ≈ 12.3、つまり約12倍になります。約0.62倍は質量だけを比べた値で価格を考えていません。約20倍は1 kgあたりの価格の比だけを見た値で、CFRPでは必要な質量が少なくてすむことを無視しています。コストを目的にするときの性能指数は E/(Cmρ)(Cmは1 kgあたりの価格)になり、軽さでは有利なCFRPも、材料費で見ると鋼よりずっと不利になります。実際には加工費や、軽くなることで減る使用中の燃料なども含めて判断します。
解説の中の「疑似等方積層」
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。
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…
「疑似等方積層」が出てくる問題(2問)
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