ミラー対称積層が基本
硬化後の室温までの冷却時に熱歪み（反り）を生じさせないために、ミラー対象積層が基本となります。
炭素繊維（CF）はマイナスの線膨張率（-0.3～-1.5ppm）であり、樹脂はプラスの線膨脹係数（エポキシ樹脂は+30ppm以上）です。
加工による
歪み発生を考慮
機械加工により、断面の寸法が変化したり、高剛性の繊維が切断されたり、内部応力の不均一化が発生し、ひずみ（反り）が生じます。
機械加工による歪み発生を考慮した構造・積層設計が必要です。
剛性設計時には
断面二次モーメントを
考慮
断面二次モーメントを考慮し、異方性を生かしたコストパフォーマンスと最適化を実現します。
例えば、高強度、中弾性、高弾性、超高弾性グレードの炭素繊維を複合使用することがあります。
また、曲げ剛性アップには、外側に高弾性率炭素繊維を採用することもあります。
CFRPの積層設計実例
機械的と物理的物性や、異方性、繊維強化素材の特性などを総合的に考慮したCFRPの板と角パイプの積層設計における計算例を紹介します。
1. CFRP板の計算例
| 板（t10mm） | 0°弾性率 | CF仕様 | 製作コスト比 | |
|---|---|---|---|---|
| Et | 比 | |||
| 高強度CFのみ（高弾性無） | 105GPa | 1.0 | 230GPa層のみ | 1.00 |
| 高弾性少割合ハイブリッド | 170GPa | 1.6 | 630GPa層17% | 1.15 |
| 高弾性中割合ハイブリッド | 200GPa | 1.9 | 630GPa層29% | 1.25 |
| 高弾性多割合ハイブリッド | 230GPa | 2.2 | 630GPa層86% | 1.45 |
2. CFRP角パイプの計算例
| 角パイプ W80×H25×t3mm |
0°弾性率 | CF仕様 | 製作コスト比 | |
|---|---|---|---|---|
| Et | 比 | |||
| 高強度CFのみ（高弾性無） | 105GPa | 1.0 | 230GPa層のみ | 1.00 |
| 高弾性少割合ハイブリッド | 180GPa | 1.7 | 630GPa層40% | 1.25 |
| 高弾性多割合ハイブリッド | 230GPa | 2.2 | 630GPa層80% | 1.50 |
