複合材料

單向CFRP(纖維方向楊氏模數140 GPa,密度1.6 g/cm³)與鋼(楊氏模數210 GPa,密度7.9 g/cm³)在纖維方向的比彈性模數(楊氏模數/密度)之比 CFRP/鋼 最接近下列何者?

  1. A約0.67
  2. B約3.3
  3. C約4.9
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正確答案:B. 約3.3

比彈性模數 CFRP 為 140/1.6 = 87.5,鋼為 210/7.9 ≈ 26.6(單位皆為 GPa/(g/cm³)),因此比值為 87.5/26.6 ≈ 3.3。楊氏模數本身 CFRP 較小,但密度約為5分之1,因此以相同重量比較時剛性約為3.3倍。約0.67 是只比較楊氏模數的值(140/210),約4.9 是只看密度比(7.9/1.6)的值。不過,這個值只適用於纖維方向,在垂直纖維的方向上,比彈性模數遠小於鋼。實際結構以疊層補足方向性,因此比剛性的優勢會小於這個值。

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