層厚効果を考慮した薄層CFRP積層板のマルチスケール損傷解析手法の開発
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20J13151
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
青木 涼馬 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 炭素繊維強化複合材料 / 薄層CFRP積層板 / 層厚効果 / 損傷進展解析 / 内部損傷観察 / 連続体損傷力学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，薄層CFRP（炭素繊維強化プラスチック）の航空機構造への活用に向けて，層厚効果を考慮したマルチスケール損傷解析手法を確立することを目的とする．ミクロスケールからスケールアップする解析手法を構築することで，CFRP積層板の層厚に依存する微視的損傷累積を考慮した高精度な損傷進展予測を目指す．層厚が損傷累積挙動に与える影響を実験的に明らかにした上で，実験結果に基づいた層厚依存型の損傷・破壊モデルを構築し，有限要素法と組み合わせた損傷解析を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，層厚・積層構成を設計パラメータとする高自由度複合材設計の実現に向けて，層厚効果を考慮した薄層CFRP積層板のマルチスケール損傷解析手法の開発を目的としている．CFRPの積層板レベルにおける内部損傷進展・破壊強度を予測するメゾスケール解析モデルの構築について取り組んだ．
今年度は、前年度に構築した層厚効果を考慮した損傷進展解析モデルを用いて、有孔試験片の損傷進展解析を実施し、層厚や積層構成が内部損傷進展や破壊強度に与える影響について検討を行った。有孔引張試験の損傷解析では、様々な層厚や積層構成を有する薄層CFRP積層板を対象に強度予測を行った結果、層厚や積層構成による破壊モードの違いを再現でき、高精度な静的強度予測が可能であることを確認した。また、層厚の異なる有孔試験片において引張疲労試験を行い、円孔から生じる損傷に対する層厚の影響、疲労荷重下での損傷進展特性や残留強度特性を実験的に評価し、長期耐久性における薄層CFRPの優位性について明らかにした。さらには、構築した損傷モデルを繰り返し荷重下における疲労損傷進展についても予測が可能な疲労解析ツールへの拡張を試みた 。本疲労モデルを用いることで、疲労き裂が生じた際の剛性変化量を予測することが可能となった。また、円孔を有する積層板においても層厚による疲労損傷の差異をとらえることができ、剛性変化量も良い精度で評価可能であることを示した。
これまでの研究成果は、国際誌３報に掲載されており、今年度は国内学会２件、国際学会１件において発表済みである。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
