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Modifying the Interlaminar Properties of Carbon Fibre Composites by Introducing a Variety of Mesh Layers

Research Project

Project/Area Number 18K04563
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

Nakatani Hayato  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90584417)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
KeywordsCFRP / 層間破壊靭性 / 層間せん断強度 / き裂進展 / 層間はく離 / メッシュ構造 / 疲労寿命 / ファイバメタル積層材 / 層間破壊靱性 / 層間メッシュ層 / Rカーブ / プライドロップオフ / 炭素繊維複合材料 / ファイバメタル積層材料
Outline of Final Research Achievements

A unique technique that selectively and easily modifies the interlaminar properties of a specific part of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminates to improve the damage tolerance of the material or the structure by introducing mesh structures as mesh interlayers was developed. The interlaminar fracture toughness of the CFRP laminates could be increased by a factor of about 2.8 by introducing the mesh interlayers, and this toughening mechanism was clarified by the complex crack propagation paths observed by X-ray CT and the large deformation capacity under interlaminar shear loading. Furthermore, the application of this technique improved fatigue resistance and impact resistance of the CFRP laminates by allowing a large amount of damage to accumulate inside the material while suppressing the delamination that leads to their fracture.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CFRP積層板の層間にメッシュ構造を導入することで,微小き裂の発生を許容しつつ,これが材料の破壊につながる大規模な層間はく離として進展することを回避するできることを示した.また,層間メッシュ層導入によって材料内で損傷を蓄積させるという独自の手法により材料・構造の耐疲労性・耐衝撃性の改善にアプローチした.
層間メッシュ層の導入は任意の位置の層間特性を改善またはモディファイでき,CFRP積層板の特定の損傷発生限からの損傷進展の抑制を可能とする.これは複合材料を用いた構造デザインの自由度を高める画期的な技術であり,複合材料の適用拡大に大きく貢献するものである.

Report

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

    (25 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] Effect of Mesh Interlayer on Interlaminar Shear Strength in Unidirectional CFRP Laminates2021

    • Author(s)
      Fumikazu Kobayashi, Hayato Nakatani and Katsuhiko Osaka
    • Organizer
      45th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Interlaminar Fracture Behaviour of UD-CFRP Laminates with Mesh Interlayer2021

    • Author(s)
      Hayato Nakatani, Fumikazu Kobayashi and Katsuhiko Osaka
    • Organizer
      45th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 層間メッシュ層の導入がUD-CFRP積層板のILSSに及ぼす影響2021

    • Author(s)
      中谷隼人, 小林史和, 逢坂勝彦
    • Organizer
      第12回日本複合材料会議(JCCM-12)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 切欠きを有するCFRP積層板の疲労特性に及ぼす層間メッシュ層の影響2021

    • Author(s)
      坂本結香, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会2020年度学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロボンド試験によるポリアミド/エポキシ界面強度の評価2021

    • Author(s)
      谷勇, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会2020年度学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 層間メッシュ層を有するUD-CFRP積層板のき裂進展挙動2020

    • Author(s)
      中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      第45回複合材料シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 層間メッシュ層の導入がCFRP 積層板の曲げ弾性率とILSS に及ぼす影響2020

    • Author(s)
      小林史和, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会第28回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] CFRTP/チタンメッシュ積層板の成形と面外衝撃特性2020

    • Author(s)
      大西立芽, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      山梨講演会2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] チタンメッシュを用いたTFMLの成形と面外衝撃特性2020

    • Author(s)
      大西立芽, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      2020年度JCOM若手ウェビナー若手研究者発表セッション
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 層間メッシュ層を導入したCFRP テーパ構造の損傷挙動2020

    • Author(s)
      粟津和弘, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      第11回日本複合材料会議(JCCM-11)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 異なる開口率の層間メッシュを導入したCFRP積層板の層間破壊挙動2020

    • Author(s)
      中根正登, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      第11回日本複合材料会議(JCCM-11)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Interlaminar toughening for CFRP laminates by introducing mesh interlayers with different opening areas2019

    • Author(s)
      Hayato Nakatani and Masato Nakane
    • Organizer
      Future Generation Symposium on Composite Materials 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 層間メッシュ層導入によるFRP およびFML のVaRTM 樹脂含浸時間の短縮と層間高靱性化2019

    • Author(s)
      中谷隼人, 松井保憲, 飯田陽介, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会2019年度年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 異なる孔配置を有するファイバメタル積層材のVaRTM樹脂含浸挙動2019

    • Author(s)
      中村友祐, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      山梨講演会2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 3Dプリンタで製作したインターリーフを挿入したCFRP積層板の層間破壊挙動2019

    • Author(s)
      小林史和, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会第27回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] メッシュ層と異なる孔配置を有するFMLのVaRTM樹脂含浸挙動2019

    • Author(s)
      中村友祐, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会第27回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 異なる開口率の層間メッシュ層を導入したCFRP積層板の破壊靱性評価2019

    • Author(s)
      中谷隼人, 中根正登, 逢坂勝彦
    • Organizer
      第10回日本複合材料会議(JCCM-10)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Large Deformation Behavior of Angle-Plied CFRP Laminates by inserting PA Mesh as Interlayer2018

    • Author(s)
      Kazuki Ueda, Hayato Nakatani and Katsuhiko Osaka
    • Organizer
      The 12th Canada-Japan Workshop on Composites
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Damage Behavior of CFRP/Titanium Mesh Laminates under Three-point Bending Loading2018

    • Author(s)
      Yoshinori Sei, Hayato Nakatani and Katsuhiko Osaka
    • Organizer
      The 12th Canada-Japan Workshop on Composites
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 層間メッシュ層導入によるCFRPアングルプライ積層板の大変形挙動2018

    • Author(s)
      中谷隼人, 上田和輝, 逢坂勝彦
    • Organizer
      第43回複合材料シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] CFRTP/チタンメッシュ積層板の成形および機械的特性評価2018

    • Author(s)
      勢井彬文, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会第26回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] PAメッシュを挿入したCFRP構造の損傷挙動2018

    • Author(s)
      粟津和弘, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会第26回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 異なる開口率のメッシュを挿入したCFRP積層板の層間破壊靱性評価2018

    • Author(s)
      中根正登, 中谷隼人, 逢坂勝彦
    • Organizer
      日本機械学会第26回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] メッシュ層導入によるCFRPの層間特性モディファイ2018

    • Author(s)
      中谷隼人
    • Organizer
      オートモーティブ・コンポジット研究会 第28回講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 大阪市立大学 中谷隼人研究室

    • URL

      https://research-soran17.osaka-cu.ac.jp/html/100000585_ja.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

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

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