FRPにかかる圧縮応力

質問

FRPにおいて、圧縮応力は繊維強化材が受けるのでしょうか、マトリックス樹脂が受けるのでしょうか。

今まで繊維強化材を身近な繊維のようなものとイメージしていたため圧縮応力はマトリックス樹脂が受けるものと思っていたのですが、FRPに関するある本を読み繊維強化材が受けるのか？と思うようになりました。

参考になるサイトなどありましたら、合わせてご紹介いただけると嬉しいです。

回答No.2

kon555 · ベストアンサー

>>どの方向の場合繊維が圧縮をうける
理論上での話しのみをするならば、純粋な「圧縮」に対し繊維は有意な働きを示さないはずです。基本的には引っ張りに対して抵抗するものでしょう。むろん、通常のイメージする繊維よりも、多少なりと圧縮抵抗はあるでしょうが、受けると表現できるほどの抵抗にはならないかと。

ただ現実的な話をすると、純粋な「圧縮」というのは成立し得るのか？　という観点が必要です。先に提示させて頂いたURLのように、棒材を軸圧縮するとしても最終的には座屈に至り、内部のクラック発生等を考えるとどこかで引っ張り応力が発生します。
曲げモード変形の場合などは分かりやすいですが、曲げの内側は圧縮、外側は引っ張りとなり、引っ張り側で繊維が有意な強度差をもたらすならば、圧縮側にも影響が出ます。

先のURLの例で言うと、積層面に平行に圧縮する場合は樹脂のみが受け、それ以外の角度で圧縮される場合は、繊維単位で見れば引っ張りに働く事もあるため有意な差が出ると考えられます。
現に論文中でも「積層面に平行な方向に圧縮した場合は約23kg/mm2でガラス含有率による強度増加は認められない」とあり、表中で示された圧縮強度の欄では
FRP60％で「28kg/mm2」である事から、ガラス繊維含有により強度増加している、と読み取れます。

ただこの辺りまで来ると、本当にそれはガラス繊維が受けているのか、ガラス繊維を混合する事で樹脂の強度自体が変化しているのか、という疑問も出てくるところで、この辺りにくるとそもそも分別する意味があるのかという範疇になってくる気がします。

回答No.1

kon555

繊維が絡むので荷重方向により変化する、のは前提とします。
その上でこの辺りとかどうでしょうか
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsms1963/14/139/14_139_308/_pdf
「積層面に平行な方向に圧縮した場合はその強度は約23kg/mm2でガラス含有率による強度増加は認められない」とあるので、方向によっては樹脂だけで受けるし、方向によっては繊維でも受ける、が正解ではないかと。

補足

回答いただきありがとうございます。

積層面に平行に圧縮する場合は樹脂が受けるという解釈でよろしいでしょうか。
また、どの方向の場合繊維が圧縮をうけるとお考えなのでしょうか。