| Project/Area Number |
19K05041
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
中井 賢治 岡山理科大学, 工学部, 教授 (70388924)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 層間せん断特性 / 修正イオシペスクせん断試験片 / ホプキンソン棒法 / ひずみ速度 / 負荷様式 / 走査型電子顕微鏡 / 層間破壊じん性 / 層間せん断強度 / 変形速度 / 高分子基複合材料 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ホプキンソン棒法を使用して、複合材の衝撃層間せん断特性（層間せん断強度，破壊ひずみ，吸収エネルギ）及びモードⅡ衝撃層間破壊じん性（衝撃荷重下でのき裂による層間強度低下に対する抵抗の程度）を評価する。また、衝撃試験の時と同じ形状をもつ試験片を使用して、市販の万能試験機により静的試験を行なう。以上の結果から、層間せん断特性と層間破壊じん性に及ぼす負荷速度の影響を明らかにすることで、様々な衝撃負荷に対する複合材構造物の安全設計に対する有用な設計指針を与えることが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度に再考案した修正イオシペスクせん断（MISS）試験片を使用して、ホプキンソン棒装置により、一方向強化カーボン／エポキシ積層複合材の衝撃圧縮及び引張りせん断荷重－ひずみ関係を決定し、その最大荷重から静的な評価式に基づいて、衝撃層間せん断強度を決定した。また、これまでと同様、ひずみゲージと画像相関法により試験中のせん断ひずみを精密に測定した。さらに、試験片を座屈防止用治具で固定する際の締付けトルクの影響についても調べた。市販の万能試験機でも静的圧縮及び引張りせん断試験を行ない、それから得た層間せん断強度と破壊ひずみの比較により、ひずみ速度の影響を明らかにした。
以上の結果より、一方向強化複合材の層間せん断特性（強度及び破壊ひずみ）は、負荷様式（引張りと圧縮）にかかわらず、治具の締付けトルクにより大きく変化することがわかった。また、破壊ひずみについては、ひずみゲージと画像相関法の結果とでは傾向が異なるため、今後測定方法について再検討を行なう予定である。さらに、静的・衝撃試験で得られた結果の妥当性を確認するために、応力・ひずみ解析も実施する予定である。
現在、JISに規定された端面切欠き曲げ試験片（ENF：End Notched Flexure Specimen）を使用して、万能試験機とホプキンソン棒装置により3点曲げ試験を実施し、モードⅡ静的及び衝撃層間破壊じん性値を測定・データの蓄積を行なっているが、データがうまくまとまっておらず、今後試験方法の見直し等を行なう予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初の予定では、令和4, 5年度中に静的及び衝撃層間破壊じん性値の取得及びそれの負荷速度依存性の考察を行なう予定であったが、修正イオシペスク試験片を座屈防止用治具に固定する際の締付けトルクの影響が正確に評価できておらず、同じトルク値でも強度が変化し、また破壊ひずみ値がひずみゲージと画像相関法とで異なっているため、それらについての検証・考察に大幅に時間を要した。そのため、現在は静的及び衝撃層間破壊じん性値の取得・データの蓄積を行なっているが、まとまったデータが取得できておらず、それの速度依存性の考察まではできていないため、補助事業期間をさらにもう1年延長してその内容に取り組んでいく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
モードⅡ層間破壊じん性の負荷速度依存性を精度良く評価するために、ENF試験片を使用して、万能試験機とホプキンソン棒装置により3点曲げ試験を複数回行い、データを蓄積して、層間破壊じん性に及ぼす負荷速度の影響の調査及び巨視的・微視的破壊モードの考察を早期に行ないたいと考えている。また、うまくデータがまとまらず、速度依存性を正確に評価できない時は、当初の試験方法の見直しや装置の改良等も行なう予定である。
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