三次元組物複合材料の設計のためのCAE手法の開発に関する研究

• Project/Area Number: 07750765
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Composite materials/Physical properties
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 藤田 章洋 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (70238567)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1995: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 組物 / 複合材料 / CAE

Research Abstract

組物複合材料を構造部材に用いる場合、必要となる三次元組物複合材料の最適設計が可能となるCAE(Computer Aided Engineering)の開発を行った。組物の寸法などの「組物設計」、力学的特性などの「複合材料設計」についてその手法の構築を検討した。
組物設計においては、三次元組物作製のためのスピンドルの初期設定を決定するシミュレーションプログラムの開発を行い、基本的なアルゴリズムの構築ができた。今後は様々な三次元組物へのプログラムの適用の可能性について検討する。スピンドルの移動パターンに伴って形成される組物構造の評価、特に規則的な織り構造を形成し得るかどうかの判定が可能となった。さらに形成される織り構造および使用される繊維束の繊維、繊維束の特性すなわち剛性、ドレープ性および繊維集合体としての特性を考慮した組物寸法決定シミュレーションプログラムを開発するための第一段階として繊維束を一つの塊としてとられた場合の寸法予測が可能となった。
複合材料設計においては、最初に強化繊維の織り構造を忠実に表現したモデル化を行い、織り構造を構成してるいくつかの繰り返し構造に注目し、これらについて要素分割、数値解析による弾塑性解析を行った。繰り返し部分の解析結果を用いることにより解析対称である三次元複合材料の力学的特性の推定が可能となった。この手法により織り構造に伴う三次元複合材料の破壊挙動のシミュレーションが可能となり、さらに弾性率、強度の予測が可能となった。今後、さらに複雑な三次元状への適用の可能性を検討する。