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Evaluation of Internal Fatigue Damage in Short Fiber Reinforced Plastics by Transmission X-Ray Diffraction

Research Project

Project/Area Number 18K03852
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

SHIMIZU Kenichi  名城大学, 理工学部, 教授 (50294434)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2019: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
KeywordsX線ひずみスキャンニング法 / 熱応力 / 短繊維GFRP / 繊維配向分布 / マイクロメカニックス / ガラス短繊維強化樹脂 / 内部ひずみ / 放射光 / ひずみスキャンニング法 / X線 / 疲労 / 短繊維樹脂複合材料 / X線測定 / 繊維配向 / ウェルド
Outline of Final Research Achievements

As a result of a strain scanning method using X-rays on short fiber GFRP having a three-layer laminated structure, the thermal strain in the plate thickness direction of the PPS phase showed a compression value. On the other hand, the thermal strain in the in-plane direction was relatively small in both the injection direction and the orthogonal direction.
Since the strain of the PPS phase increased proportionally with the loading stress, it was found that the strain deformed according to the constant strain model. In addition, as a result of predicting the PPS phase strain at fracture from the tensile strength, it was found that the weld fractured with a small strain, which is a dangerous part. In welds, the ratio of increase in strain in the PPS phase to the increase in macrostrain was small, so the bonding strength between the fiber and the resin may be weak.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は,ガラス短繊維で強化した熱可塑性樹脂PPSの複合材料に生じる内部ひずみを,高輝度放射光によるひずみスキャンニング法を用いて非破壊的に評価したものである.この方法では,細いX線束をスキャンして局所のひずみの分布を測定できるために,繊維配向が一様でない部材にも適用可能であり,実際に自動車用部品の材料に使用されているガラス短繊維強化PPSの射出成形平板に対して,板厚内部のPPS相のひずみ分布の変化を測定することに成功している.さらに理論的基礎として,繊維配向を考慮したマイクロメカニックスおよび有限要素法を組み合わせた新たな解析手法を提案し,その妥当性を示している.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Evaluation of Internal Strain Distribution in Glass-Short-Fiber Reinforced Plastics by Synchrotron Strain-Scanning Method2020

    • Author(s)
      SHIMIZU Kenichi、IWAHORI Keisuke、SATO Tatsuki、TSUCHIHASHI Hiromu、KATO Naoki、TANAKA Keisuke
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 69 Issue: 4 Pages: 300-307

    • DOI

      10.2472/jsms.69.300

    • NAID

      130007833306

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Year and Date
      2020-04-15
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      2020 Annual Research Report 2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 引張り負荷過程における短繊維GFRPのX線応力測定と繊維配向の影響2020

    • Author(s)
      清水憲一,鈴木義典,木村啓二,田中啓介
    • Organizer
      第54回X線材料強度に関するシンポジウム
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  • [Presentation] ウェルド部を有する短繊維GFRP の疲労特性2019

    • Author(s)
      〇清水憲一(名城大),竹田章悟(名城大理工),土橋広武(名城大院),岩堀恵介(デンソー)
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      日本材料学会第68 期学術講演会
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  • [Presentation] 短繊維GFRPの三軸熱ひずみおよび引張条件下における内部ひずみ変化の評価2019

    • Author(s)
      岩堀恵介(デンソー),〇清水憲一(名城大),佐藤龍樹(名城大院),土橋広武(名城大院),田中啓介(名産研)
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      第53回X線材料強度に関するシンポジウム
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  • [Presentation] 層状組織を有する短繊維CFRP の疲労き裂前縁形状の評価2019

    • Author(s)
      〇加藤直己(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),田中啓介(名産研)
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      日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス
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  • [Presentation] 射出成形した短繊維CFRP の疲労に伴うスティフネスの変化と疲労特性評価2019

    • Author(s)
      〇土橋広武(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),田中啓介(名産研)
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      日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス
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  • [Presentation] 円孔を有する短繊維CFRP の疲労き裂発生挙動2019

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      〇佐藤龍樹(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),田中啓介(名産研)
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      日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス
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  • [Presentation] 短繊維GFRPの異方性が疲労強度に与える影響2019

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      〇犬飼英人(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),鈴木良典(名城大院)
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      2019年度日本ばね学会秋季定例行事
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  • [Presentation] 短繊維GFRP射出成型板のX線応力測定と疲労破壊挙動2019

    • Author(s)
      ○鈴木良典 (名城大院),土橋広武 (名城大院),清水憲一 (名城大),岩堀恵介 (デンソー),田中啓介 (名産研)
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      第19回破壊力学シンポジウム
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  • [Presentation] 短繊維強化CFRP射出成型板のき裂進展速度に及ぼすき裂閉口の影響2019

    • Author(s)
      ○加藤弘之 (名城大院),清水憲一 (名城大),岩堀恵介 (デンソー),田中啓介 (名産研)
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      第19回破壊力学シンポジウム
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      Kenichi Shimizu, Yuya Hasegawa and Keisuke Tanaka
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      Fatigue2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 短繊維強化樹脂材料の疲労に伴うスティフネスおよび樹脂相応力の変化2018

    • Author(s)
      清水憲一,土橋広武,王チン,岩堀恵介,田中啓介
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      土橋広武,王チン,清水憲一,岩堀恵介,田中啓介
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      疲労シンポジウム2018
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  • [Presentation] 短繊維CFRPの疲労き裂進展挙動に及ぼす層状組織の影響2018

    • Author(s)
      加藤直己,長谷川祐哉,清水憲一,岩堀恵介,田中啓介
    • Organizer
      疲労シンポジウム2018
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 短繊維CFRPの疲労き裂発生挙動に及ぼす切欠き穴径の影響2018

    • Author(s)
      佐藤龍樹,清水憲一,王チン,岩堀恵介,田中啓介
    • Organizer
      M&M2018
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 短繊維CFRPのき裂開閉口挙動2018

    • Author(s)
      加藤 弘之,清水憲一,岩堀恵介,田中啓介
    • Organizer
      M&M2018
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      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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