複合材料

有一以體積分率50%單向放入玻璃纖維(楊氏模數72 GPa)的樹脂(楊氏模數3.0 GPa)複合材料。以等應力混合法則估算垂直纖維方向的楊氏模數,最接近下列何者?

  1. A約5.8 GPa
  2. B約37.5 GPa
  3. C約0.17 GPa
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正確答案:A. 約5.8 GPa

在垂直纖維的方向上,視纖維與樹脂串聯排列而承受相同應力,使用 1/E₂ = Vf/Ef + Vm/Em。1/E₂ = 0.50/72 + 0.50/3.0 = 0.00694 + 0.1667 = 0.1736 GPa⁻¹,因此 E₂ = 1/0.1736 ≈ 5.76 GPa,約5.8 GPa。約37.5 GPa 是以等應變式 0.50 × 72 + 0.50 × 3.0 求得的纖維方向楊氏模數。約0.17 GPa 是忘了取倒數的值。垂直方向的楊氏模數只停留在接近柔軟樹脂楊氏模數的值,僅為纖維方向的約15%(約6.5分之1)。單向材不用於在垂直方向受力的零件,原因就在這裡。

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