高分子系先進複合材料の高温における層間はく離疲労き裂伝ぱ

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650067
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 中井 善一 神戸大学, 工学部, 助教授 (90155656)
• Keywords: 先進複合材料 / 高温疲労 / 層間はく離 / 疲労き裂伝ぱ / CFRP / GFRP / 破壊力学

Research Abstract

本研究では、熱硬化性樹脂を母材とするFRPと、熱可塑性樹脂を母材とするFRPの2種類の材料における疲労き裂伝ぱ挙動に及ぼす応力比、荷重繰返し速度、および試験温度の影響を調べた。
前者の材料として、一方向CF/EPOXY積層板における層間はく離疲労き裂伝ぱ挙動を調べた。まず、種々の方法で初期き裂を導入し、△K一定試験を行うことによって繊維架橋の影響を調べた。その結果、層間にテフロンシートを挿入することによって初期き裂を導入した試験片では、疲労き裂伝ぱ速度は一定となったが、ナイフによって試験片を割ることによって初期き裂を作成した試験片では、き裂伝ぱ速度は一定とならず、き裂の成長とともに低下した。また、その後静的負荷によってき裂を進展させれば、き裂伝ぱ速度は再び増加した後、低下した。 テフロンシートを挿入した試験片において、同一△Kに対する疲労き裂伝ぱ速度は、20〜0.05Hzの範囲内で荷重繰返し速度に依存せず、繰返し数依存型であった。ナイフによって初期き裂を作成した試験片においても、同一△K・同一き裂長さに対する疲労き裂伝ぱ速度は、荷重繰返し速度に依存しなかった。さらに、室温よりも80°Cにおける疲労き裂伝ぱ速度のほうが大きかった。
後者の材料として、ガラス短繊維強化ナイロンを用いた。この場合、室温と40°Cにおける疲労き裂伝ぱ速度はほぼ一致した。また、荷重繰返し速度が遅い材料のほうが疲労き裂伝ぱ速度が低かった。応力比の影響については、同一△Kに対しては、応力比が高くKmaxが高いほどき裂伝ぱ速度が速かった。また、同一Kmaxに対しては、△Kが大きいほど疲労き裂伝ぱ速度が速かった。

Research Products

• [Publications] 中井 善一: "バブル崩壊後の実験法-複合材料の層間はく離疲労き裂伝ぱ試験-" 第16回NCP研究会・機械の強度と形態研究懇話会 シンポジウム. 27-30 (1993)
• [Publications] 中井 善一・山下 雅英: "△K一定条件下におけるCFRPの層間はく離疲労き裂伝ぱ変動" 日本機械学会第70期通常総会講演論文集. 1. (1993)
• [Publications] Yoshikazu Nakai and Kiyotsuga Ohji: "Effects of Frequency and Temperature on Delamination Fatigue Crack Growth in Unidirectional CFRP" Fatique 93. (1993)
• [Publications] 中井 善一・山下 雅英: "△K一定条件におけるCFRPの層間はく離疲労き裂伝ぱに及ぼす荷重繰返し速度および試験温度の影響" 日本材料学会第7回破壊力学シンポジウム 講演論文集. (1993)
• [Publications] 中井 善一: "ガラス繊維強化ナイロンにおける疲労き裂伝ぱ変動" 日本機械学会・材料力学講演会・講演論文集. (1993)