カーボン/アラミドハイブリッドFRP積層板の疲労挙動の解明

• Project/Area Number: 61550084
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 材料力学
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 宮野 靖 金沢工大, 工学部, 教授 (80113033)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新保 實 金沢工業大学, 工学部, 講師 (70142552)
• Project Period (FY): 1986
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1986)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 1986: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: カーボン繊維強化プラスチックス / アラミド繊維強化プラスチックス / ハイブリッド / 低サイクル疲労 / 疲労強度

Research Abstract

強さの大きいカーボン繊維と伸びの大きいアラミド繊維をハイブリッド化したカーボン/アラミドハイブリッドFRP積層板について、最も基本的な負荷形態である曲げの疲労試験を行ない、その破壊機構について検討した。経過および成果を以下に記述する。
1.ハイブリッド積層板の成形および実験
補助金における消耗品費で購入したカーボン繊維プリプレグおよびアラミド繊維プリプレグより、カーボン繊維層とアラミド繊維層の割合が50%づつであり、その繰り返し積層単位厚さを種々変えた一方向強化ハイブリッド積層板をホットプレスにより成形した。
次に、これらの試料について常温における低サイクル片振り三点曲げ疲労試験を電気油圧サーボ式試験機を用いて行ない、疲労試験の過程で荷重-たわみ曲線および荷重-繰り返返し数(S-N)曲線を求め、試験片の損傷を走査型電子顕微鏡により観察した。
さらに、同様に設備品費で購入したマイクロコンピュータ(NEC,PC-9800vm4)を用いて、各種疲労挙動のデータ整理用プログラムおよび外部繰り返し荷重に対する最適積層構成を決定する材料設計プログラムを試作した。
2.本研究において得られた成果
強さの大きいカーボン繊維と伸びの大きいアラミド繊維をハイブリッド化したカーボン/アラミドハイブリッドFRPの疲労挙動はその積層構成により特異な挙動を示し、積層構成と疲労挙動との関連性を把握できた。このことにより、両方の繊維の特徴を兼ね備えて高い強度と高い破断伸びを有する最適な積層構成を設計し得る基礎的な知見を得た。今後の研究展開としては基礎的なデータ集積に加え、詳細な破面観察(フラクトグラフィ)、上記材料設計プログラムの改良等を押進める。

Research Products

• [Publications] 宮野靖: 日本機械学会「新材料の破壊と強度評価¨. (1987)