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先進複合材料における力学的特性のミクロ非線形性制御による耐損傷構造設計

Research Project

Project/Area Number 15760599
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

荻原 慎二  東京理科大学, 理工学部, 助教授 (70266906)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywords繊維強化複合材料 / 炭素繊維 / 材料非線形 / マトリックス / 損傷 / 耐久性 / 積層板 / マトリックスクラック / 航空宇宙用複合材料 / CFRP / 耐損傷設計 / 微視力学 / 力学的特性 / 先進複合材料
Research Abstract

本研究では,マトリックス樹脂の力学的特性を考慮に入れたミクロ力学とプライの特性から積層構造全体の特性を考えるマクロ力学を融合させ,研究代表者が従来行ってきたマトリックスクラック発生予測解析と組み合わせ,それにより,マトリックスクラック発生抑制のための材料開発指針,あるいはマトリックスクラック発生が抑制され,かつ,所望の力学的特性を持たせた積層構造の設計手法を確立させることを目的としている.すなわち,材料非線形性を制御することにより,所望の耐損傷性を有する材料・構造設計を行う.実験においては,実際にそのような材料を作製し,その手法の有効性を確認する.
前年度得られた実験結果(複合材料の構成基材・プライレベルでの非線形挙動)に基づき,耐損傷性複合材料・構造設計手法の構築を行った.前年度までで,材料特性のミクロパラメータから積層構造(マクロレベル)での構成関係,応力分布が算出可能となっているので,それを基礎に材料・構造設計へのフィードバック手法を構築した.構築した設計手法の妥当性を検討するため,いくつかの複合材料・構造の要求性能を設定し,実際にそれを満たす構造の設計を行い,実験的にそれを作製,妥当性を検討した.以上により,ミクロレベルでの材料非線形性を制御することによりマクロレベルでの要求性能をも満たす材料・構造を得る手法を確立し,その妥当性の検討を行った.すなわち,実際にこのような材料を作製し,その性能評価を行った.さらに,長期耐久性を評価するため,クリープ負荷試験を行い,寿命評価の検討を行った.これにより,ホプキンソン棒法衝撃装置による動的試験,熱サイクル試験も併せて,様々な負荷様式での試験について,総合・系統的な材料評価を行うことができた.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (4 results)

  • [Journal Article] 一方向強化CFRP積層板のオフアクシス負荷下における非線形変形及びクリープ変形挙動2005

    • Author(s)
      荻原慎二, 森脇晋一郎
    • Journal Title

      材料システム 23

      Pages: 41-48

    • NAID

      130007975977

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  • [Journal Article] カーボン/ビスマレイミド積層板の応力-ひずみ関係の非線形挙動2004

    • Author(s)
      荻原慎二, 金井俊樹, 津田浩
    • Journal Title

      材料システム 22

      Pages: 31-38

    • NAID

      130007975770

    • Related Report
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  • [Journal Article] Tensile creep deformation in unidirectional carbon/epoxy laminates under off-axis loading2004

    • Author(s)
      S.Ogihara, S.Moriwaki
    • Journal Title

      Journal of Materials Science 39

      Pages: 3465-3467

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 単一炭素繊維強化プラスチックの繊維破断挙動に及ぼす負荷速度の影響2004

    • Author(s)
      荻原慎二, 小池靖人, 丸山克也, 小林訓史, 向後保雄
    • Journal Title

      材料 53

      Pages: 667-672

    • NAID

      10012459284

    • Related Report
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  • [Journal Article] Fragmentation analysis of single-fiber carbon composite2004

    • Author(s)
      S.Ogihara, Y.Kogo, S.Noguchi, H.Mizoguchi, M.Kikuchi
    • Journal Title

      Science and Engineering of Composite Materials 11

      Pages: 161-168

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  • [Journal Article] Effects of Interfacial Properties on Unidirectional Composite Strength2004

    • Author(s)
      S.Ogihara, Y.Koike
    • Journal Title

      Proceedings of the 5th Joint Canada-Japan Workshop on Composites

      Pages: 250-256

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] S.Ogihara: "Characterization of Nonlinear Behavior of Carbon/Epoxy Unidirectional and Angle-ply Laminates"Advanced Composite Materials. 11,3. 239-254 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 荻原慎二: "熱サイクル負荷を受けたCFRP積層板のマトリックスクラック挙動"材料システム. 21. 5-14 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 小林訓史, 荻原慎二: "柔軟性界面相を有する平織複合材料の各種力学的特性"材料システム. 21. 49-54 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.Ogihara: "Mechanical Properties of SMA Fiber/Epoxy Composite"Journal of Materials Science Letters. 22. 683-685 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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