繊維強化複合材料積層板の確率材料設計法の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460096
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 宮野 靖 金沢工業大学, 工学部, 教授 (80113033)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新保 實 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (70142552) ; 中易 秀敏 大阪工業大学, 工学部, 教授 (80142553)
• Keywords: 繊維強化複合材料積層板 / 確率材料設計法 / 破損確率 / 信頼性 / 多層積層板 / 強度信頼性 / 最適設計 / 材料設計

Research Abstract

繊維強化複合材料積層板の確率材料設計法を体系化するため,平成2年度は,1)これまでの一方向繊維強化複合材料積層板を対象に行ってきた研究成果をまとめ,2)多層積層板の破損状態を検討することの二点に研究の焦点を絞って行った.その結果,従来の信頼性解析のための定式化である,材料強度パラメ-タ,積層パラメ-タ,荷重パラメ-タ,寸法パラメ-タ,形状パラメ-タ等の諸量を確率変数として扱いうる方法を確立した.また,これらの多くのパラメ-タの不確定性を考慮して,複合材の巨視的破損則に立脚した破損確率評価法を検討し,一方向材に関しては,ほぼ満足のいく結果を得ることができた.さらに,これらの成果を複合材料の材料設計に応用する目的で,繊維配向角と面内多軸荷重の任意の組み合わせに対して,破損確率の評価を可能とする設計ノモグラフの創生を試み,確率破損包絡線という,面内ひずみ空間において積層板の確率制約のもとでの許容領域を表す新しい設計支援グラフを完成した.さらに,多数のパラメ-タの介在する複合材料では,品質管理の立場からも,設計効率向上の立場からも重要なファクタ-の抽出が必要であり,信頼性の立場からこれら多くのパラメ-タサ-ベイを行う方法論を定式化した.提案したパラメ-タ・センシティビティ・スタディは,解析的に信頼性理論と結び付いた合理的な方法であるので,一回の信頼性解析で得られる大きな情報活用の場となった.残された課題としての,1)多層積層板の破損過程のミクロ的解明,2)多層積層板の全体破損確率の評価法,3)破損確率に基づく多層積層板の最適積層構成決定法については,次年度是非とも定着したい.

Research Products

• [Publications] Y.Miyano,M.Nakada,Y.Hattori,S.Amagi: "Temperature Dependence on Impact Behavior of C/A Hybrid Unidirectional FRP Laminates" Proc.of The First Japan International SAMPE Symposium and Exhibition. 1249-1254 (1989)
• [Publications] 中易 秀敏,前川 善一郎: "繊維強化複合材料積層板の信頼性材料設計法の研究(一方向繊維強化積層板の信頼性評価モデルの定式化)" 日本機械学会論文集,A編. 55. 1028-1035 (1989)
• [Publications] H.Nakayasu,Z.Maekawa,R.Rackwitz: "Reliabilityーoriented Materials Design of Composite Materials" Proc.Inc.Confーon Structural Safety and Reliability. 5. 2095-2098 (1989)
• [Publications] H.Nakayasu,Z.Maekawa: "Stochastic Materials Design of Composite Laminates" Proc.Int.Conf.SocーAdvancement of Material and Process Engineering. 1459-1464 (1989)
• [Publications] M.Nakada,S.Amagi,M.Shimbo,Y.Miyano: "Influence of Laminate Constitution on Flexural Fatigue Strength of C/A Hibrid Unidirectional FRP Laminates" Proc.of the 1989 Spring Conf.on Experimental Mechanics. 887-892 (1989)
• [Publications] M.Shimbo,M.Nakada,S.Amagi,Y.Miyano: "Influence of Laminate Constitution on Impact Strength of C/A Hybrid Unidirectional FRP Laminates" 7th International Confernce on Composite Materials. 625-631 (1989)
• [Publications] 中易 秀敏: "繊維強化複合材料積層板の確率材料設計法の問題点" 材料システム. 8. 41-49 (1989)
• [Publications] Y.Miyano M.Nakada M.Suzuki Y.Hattori: "Time and Temperature Dependence of Flexural Strength of C/A Hybrid Unidirectional FRP Laminates" Proc.of the 1990 SEM Spring Conf.on Experimental Mechanics. 104-109 (1990)
• [Publications] 中田 政之,宮野 靖,鈴木 惠,服部 陽一: "C/Aハイブリッド一方向FRP積層板の曲げ強度のひずみ速度および温度依存性" 日本複合材料学会誌. 16. 22-29 (1990)
• [Publications] 中易 秀敏: "繊維強化複合材料積層板の確率材料設計法の研究(面内多軸荷重を受ける一方向積層板の確率破損包絡線)" 日本機械学会論文集,A編. 56. 1807-1816 (1990)
• [Publications] 中田 政之,宮野 靖,鈴木 惠,服部 陽一: "カ-ボン/アラミドハイブリッドFRP積層板の機械的性質" 材料システム. 9. 21-39 (1990)
• [Publications] 中易 秀敏,前川 善一郎: "確率材料設計法のための有効破損パスの選択および近似破損確率評価法に関する一考察" 材料システム. 9. 59-67 (1990)
• [Publications] M.Suzuki,M.Imura,E.Jinen,S.Kida,M.Shimbo,Y.Miyano: "A Study on Fracture Mechanisms of FRPET by Freguency Analysis of Acoustic Emission (Effects of Sensor Position and Tensile Speed on Freguency Characteristics)" Progress in Acoustic Emission V (Proc.of the 10th International Acoustic Emission Symposium). 560-566 (1990)
• [Publications] M.Nakada,Y.Miyano,M.Suzuki,Y.Hattori: "Temperature Dependence of Fatigue Behavior of C/A Hybrid Unidirectional FRP Laminates" Proc.of 5th JapanーUS Conference on Composite Materials,Tokyo Japan,June 24ー27,1990. (1990)
• [Publications] 中易 秀敏,前川 善一郎: "繊維強化複合材料積層板の確率材料設計法の研究(積層板の破損パス追跡シミュレ-タの開発)" 日本機械学会論文集,A編. 57. (1991)
• [Publications] 中易 秀敏,前川 善一郎: "面内多軸荷重を受ける一方向繊維強化複合材料積層板のパラメ-タ・センシティビィティ・スタディ" 材料. 40. (1991)
• [Publications] 尾田 十八,中易 秀敏(他4名): "構造・材料の最適設計" 技報堂, 264 (1989)