ハイブリッド複合材料の衝撃強度評価方法の確立

• Project/Area Number: 60850082
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 船舶構造・建造
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 敏夫 東京大学, 工, 助手 (20010895)
• Project Period (FY): 1985
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1985)
• Budget Amount: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 1985: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000)
• Keywords: ハイブリッド / 計装化アイゾット衝撃試験機 / 衝撃値 / 吸収エネルギー / じん性指数 / ポテンショメーター

Research Abstract

1.本来、シャルピー、アイゾットによる衝撃試験は、ハンマーの失ったエネルギーを基に材料の衝撃度を算出している。しかし、金属の様な単一材料と異なり複合材料は、内部構造が複雑なため、衝撃試験による破壊様式が多岐にわたり衝撃値のみでは、材料を評価することは困難である。したがって、ハンマーの打撃部にロードセルを装着して衝撃荷重を、また、ハンマーの回転軸にポテンショメーターを取り付け、たわみを測定することにより、アイゾット衝撃試験機を計装化した。
2.ハイブリッド複合材料の衝撃試験に於て、荷重の時間的変化を求めることにより、弾性的な挙動をなす段階と、破壊の進展に伴い荷重が減少する段階とに、大別して、その比を材料のじん性指数(DI)と称し、これを比較することで、ハイブリッド材の特性を評価することができた。この結果から、カーボン材は、衝撃荷重は大きいが、DIが小さく脆性材料である。また、アラミド材は、衝撃荷重は、小さいが、DIが大きく粘性材料であることを示している。さらに、カーボン、アラミド、ガラス強化繊維の組合せ方により、それぞれの繊維の特性、積層構成による衝撃強度の変化、破壊様式のちがいが示された。
3.従来の衝撃値(吸収エネルギー)、計装化による衝撃荷重等の同時測定から、衝撃特性の変化が相関づけられることが示されたので、ハイブリッド複合材料の衝撃強度を評価する実用的手法を確立する基礎的資料が得られた。