1992 Fiscal Year Annual Research Report
炭素繊維強化複合材料の構造設計のための強度・寿命評価システムの開発
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04555029
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
村上 澄男 名古屋大学, 工学部, 教授 (10023053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津島 栄樹 東燃(株), CFプロジェクト, チームリーダー
河井 昌道 筑波大学, 構造工学系, 講師 (90169673)
座古 勝 大阪大学, 工学部, 教授 (40170831)
田中 英一 名古屋大学, 工学部, 助教授 (00111831)
金川 靖 名古屋大学, 工学部, 助教授 (90023481)
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| Keywords | 炭素繊維強化複合材料 / 多軸繰返し負荷 / 非弾性変形 / 多軸疲労破壊基準 / マトリックスき裂 / 層間はく離 / 負荷応力履歴 |
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| Research Abstract |
炭素繊維強化複合材料は、優れた力学特性を持つ反面、著しい異方性と積層構造を持ち、かつ非常に複雑な損傷過程を示す。この複合材料に対しては、延性、等方な金属材料を主な対象にして整備されてきた従来の強度評価の基準方法には大きな限界がある。したがって、使用履歴に応じた材料の損傷・劣化過程を正確に反映するような新らしい強度評価システムを確立する必要がある。したがって、本研究の初年度にあっては、講造設計条件と構造用複合材料の特性の調査を行った。構造設計において想定される負荷条件、様式はランダム荷重および多軸負荷であり、従来の複合材料研究で用いられている一定条件での繰返し負荷あるいは単軸負荷による寿命評価では不充分なことが明らかとなった。したがって、本研究においては、多軸負荷による疲労損傷過程を巨視的な応力-ひずみヒステリシスと微視的な内部状態とを対応づけながら詳細に検討した。応力-ひずみ関係においては、弾性率、サイクリッククリープ、ヒステリシスループ形状およびひずみエネルギ散逸をパラメータとし、微視的観察においては、マトリックスき裂、層間はく離に注目してこれら両者の非常によい一致を得た。しかしながら、疲労損傷に伴う非弾性変形の増大を検討するためには、繊維とマトリックスとの界面におけるはく離もまた重要であることが明らかとなり、今後の検討項目とした。これらの結果をまとめ多軸負荷による疲労破壊基準を検討した。上述のように、応力状態、疲労破壊、疲労損傷の3者は密接に関連しているため、疲労破壊基準は統一的に表わすことは難しく、破壊モードを考慮したものではなければならないことが明らかになった。
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