1991 Fiscal Year Annual Research Report
繊維強化複合材料の高温クリ-プ疲労相互作用に関する基礎的研究
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02452094
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大谷 隆一 京都大学, 工学部, 教授 (50025946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北村 隆行 京都大学, 工学部, 講師 (20169882)
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| Keywords | 繊維強化複合材料 / 高温強度 / クリ-プ疲労相互作用 / 樹脂基複合材料 / 層間はく離 / 破壊力学 / 熱可塑性樹脂 / 金属基複合材料 |
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| Research Abstract |
一方向炭素繊維強化熱可塑性樹脂(ポリエ-テルエ-テルケトン)積層板のクリ-プおよび高温疲労条件下層間はく離き裂伝ぱ試験および炭化けい素ウイスカ強化アルミニウム合金のクリ-プ疲労試験を行った.得られた結果は以下のように要約できる.
1.クリ-プはく離き裂は,小規模クリ-プ状態下で繊維と母材の界面を伝ぱする.これは炭素繊維によって母材のクリ-プ変形が拘束されるためであり,複合材料に特徴的な現象である.また,き裂伝ぱ速度は弾性エネルギ-解放率によって整理できる.
2.高温疲労はく離き裂伝ぱは,時間依存性のものと繰返し数依存性のものに大別できる.前者はクリ-プき裂伝ぱと同様の機構によるものであり,時間に対する裂伝ぱ速度は弾性エネルギ-解放率に支配される.一方,後者は室温疲労き裂伝ぱと類似の機構と考えられ,応力繰返し数に対するき裂伝ぱ速度は弾性エネルギ-解放率範囲に律速される.また,前者ではき裂は繊維と母材の界面を伝ぱするのに対し,後者では主に界面近傍母材中を伝ぱする傾向が認められた.
3.無荷重保持を有する高温疲労条件下では,それのない疲労と比較してき裂伝ぱは著しく減速された.この現象は金属では認められない.樹脂(母材)単体の高温疲労変形試験より,減速の原因は無荷重保持期間中にクリ-プひずみが回復されるためであることが判明した.
炭化けい素ウイスカ強化アルミニウム合金
1.金属基複合材料に対する高温疲労試験方法を確立した.
2.応力保持クリ-プ疲労変形試験より保持応力とクリ-プひずみの間にはべき乗則が成立することを明らかにし,その関係を求めた.
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[Publications] 大谷 隆一: "一方向CFRPの高温クリ-プ層間はく離き裂伝ぱ" 日本機械学会論文集. 57ーA. 556-562 (1991)
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[Publications] Ryuichi Ohtani: "Cracking Behavior of Heat Resisting Steels.Alloys and a Carbon Fiber Reinforced Polymer at Elevated Temperatures" Material Science and Engineering A. 153. 213-222 (1991)
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[Publications] 大谷 隆一: "一方向CFRPの高温クリ-プ層間はく離き裂伝ぱ" 日本機械学会講演論文集. 900ー59. 311-313 (1990)
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[Publications] 植松 美彦: "一方向強化CF/PEEK積層板のモ-ドI層間はく離静クリ-プおよびサイクリッククリ-プき裂伝ぱ" 日本材料学会 第40期学術講演会前刷. 298-300 (1991)
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[Publications] Takayuki Kitamura: "Mode I Delamination of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer under Static and Cyclic Creep at Elevated Temperatures" Proceedings of the 6th International Conference on Mechanical Behaviour of Materials. 309-310 (1991)
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[Publications] Ryuichi Ohtani: "Mode I Delamination of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer under Static and Cyclic Creep at Elevated Temperatures" High Temperature and Environmental Effects on Polymetric Composites,ASTM STP.
