表と裏？どっちに強い材料を？

質問

お世話になります。

スチレンボードのような薄い柔らかな板（数ミリ）の表と裏に異なる材料をラミネートしようと考えています。表から押さえつける力が加わると仮定した場合、表に強い材料を持ってきて裏に弱い材料を持ってきた方が良いのか、はたまた、表に弱い材料・裏に強い材料　を持ってきた方が良い（折れにくい）のかどちらになるのでしょうか？

表面には引っ張る力、裏面は圧縮・座屈させるような力が働くのは解りますが、実際理論的にはどうなるのかなぁと。

材料は、エポキシ樹脂で貼り付けるEグラス繊維（弱い方）とアラミド繊維（強い方）です。単位面積あたりの重さはほぼ同じです。

機械工学を学んでいる方には常識のような話なのだとは思いますが…。

回答No.1

my3027 · ベストアンサー

表面(押さえつける側）には圧縮、裏面には引張り応力じゃないでしょうか？凹形状に変形して、上面を表面として押した場合ですから。

単純に折れるというのを弾性限度を超え亀裂が起きるとし、強い材料というのを弾性限度が高い材料、同じ曲げ弾性率で断面積という前提では、裏面に強い材料が設計的には安全です。理由は通常亀裂は引張り側で起き、圧縮側では起きない為です。

この材料の弾性率や弾性限度が分からないのですが、２つの材料の弾性率や断面二次モーメントが大きく違うと中立軸(引張りも圧縮応力も作用しない面）の位置も大きく変わるので、中立軸の位置を算出して表面と裏面の引張りと圧縮応力を算出し、個々の材料の弾性限度と比較する必要があると思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。

ご説明が足りませんでした。
ラミネート済みの板の一端をどこかに固定し、自由端の表から押すようなイメージです。（模型飛行機の主翼や尾翼です）

ご呈示の語句の意味もよくわからないような浅学です。
これから調べて参ります。