1993 Fiscal Year Annual Research Report

短繊維強化複合材のマイクロメカニックス研究

Research Project

Project/Area Number	04650077
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	関根英樹東北大学, 工学部, 教授 (20005359)
Keywords	短繊維強化複合材 / マイクロメカニックス / 荷重負担機能 / 微視破壊 / コンピュータシミュレーション / 応力腐食 / き裂進展速度
Research Abstract	短繊維強化複合材を対象としたマイクロメカニックス研究によって、引続き次の二つのテーマの解明を試みた。 1.短繊維強化複合材の微視的破壊と非線形挙動 FRP(fiber reinforced plastics)をはじめとし、FRM(fiber reinforced metal)、FRC(fiber reinforced ceramics)等の各種の短繊維強化複合材を対象として、複合材内の微視的破壊の発生、成長、合体の損傷機構を解明し、それをコンピュータシミュレーション化して、複合材の巨視的応力-ひずみ関係に代表される荷重負担機能を明らかにした。コンピュータシミュレーション結果は実験結果と良い一致をみた。さらに、複合材の破壊エネルギーを繊維、母材の材料特性や繊維の長さ、配向分布および界面の基本特性から決定する方法を確立した。 2.短繊維強化SMC複合材中の応力腐食によるき裂進展ガラス短繊維を強化材とするSMC複合材からCT試験片を作製し、塩酸環境下でき裂進展試験を実施した。実験結果からき裂進展速度は、近似的にき裂先端での応力拡大係数のべき乗形で表わされた。このべき乗則についてマイクロメカニックスの観点から考察を行い、べき乗則を理論的に誘導した。さらに、ガラス繊維内のき裂に対する応力拡大係数を三次元BEMにより求め、その結果をガラスと酸の反応方程式に組入れて、時間経過に伴うガラス繊維内の応力腐食によるき裂進展挙動およびき裂先端形状についてのコンピュータシミュレーションを行った。

Research Products
(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] 関根英樹: "短繊維強化金属基複合材料の非線形応力-ひずみ挙動のコンピュータ・シミュレーション" 日本複合材料学会第17回複合材料シンポジウム講演要旨集. 71-74 (1992)
[Publications] 福永久雄: "複合材構造の繊維角・板厚の効率的最適化手法" 日本機械学会第2回設計工学・システム部門講演会講演論文集. 920-103. 35-38 (1992)
[Publications] M.Katagiri: "Computational Estimation of Fracture Toughness of Whisker Reinforced Composites" Proceedings of the Second International Conference and Exhibition on Computer Applications to Materials and Molecular Science and Engineering-CAMSE'92. 1515-1518 (1993)
[Publications] H.Suzuki: "Tension-Softening Relation and Fracture Energy of Short-Fiber Reinforced Composites" Proceedings of the Sixth Japan-U.S.Conference on Composite Materials. 825-833 (1993)
[Publications] 鈴木寛: "短繊維強化複合材の荷重負担機能のメゾスコピックコントロール" 日本機械学会第70期通常総会講演会講演論文集. I,930-9. 629-631 (1993)
[Publications] 福永久雄: "多荷重条件下の積層パネルの形状・繊維角・板厚最適化" 日本機械学会東北支部米沢地方講演会講演論文集. 931-2. 28-30 (1993)
[Publications] 鈴木寛: "コンピュータ・シミュレーションシステムを用いた短繊維強化複合材の破壊エネルギーおよび荷重負担機能の研究" 第37回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 75-76 (1993)
[Publications] H.Sekine: "Computational Simulation of Fracture Behavior of Random Fiber Reinforced SMC Composites with a Notch" Proceedings of the Second Canadian International Composites Conference and Exhibition. 541-548 (1993)
[Publications] 山田勝弘: "微量無機添加物によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下に関する計算力学" 日本複合材料学会第18回複合材料シンポジウム講演要旨集. 162-165 (1993)
[Publications] 関根英樹: "コンピュータ・シミュレーションによる短繊維強化金属基複合材料の巨視的非線形応力-ひずみ挙動の予測" 材料システム. 12. 29-38 (1993)
[Publications] H.Fukunaga: "Optimum Design of Composite Structures for Shape,Layer Angle and Layer Thickness Distributions" Journal of Composite Materials. 27. 1479-1492 (1993)
[Publications] 鈴木寛: "微量無機添加物の含有によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下の数値予測" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)
[Publications] H.Sekine: "Direct Numerical Simulation of Extension Behavior of a Stress Corrosion Crack in Glass Fibers in Glass/Epoxy Laminates under Acid Environment" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

短繊維強化複合材のマイクロメカニックス研究

Principal Investigator

関根 英樹 東北大学, 工学部, 教授 (20005359)

Research Products

[Publications] 関根 英樹: "短繊維強化金属基複合材料の非線形応力-ひずみ挙動のコンピュータ・シミュレーション" 日本複合材料学会 第17回複合材料シンポジウム講演要旨集. 71-74 (1992)

[Publications] 福永 久雄: "複合材構造の繊維角・板厚の効率的最適化手法" 日本機械学会 第2回設計工学・システム部門講演会講演論文集. 920-103. 35-38 (1992)

[Publications] M.Katagiri: "Computational Estimation of Fracture Toughness of Whisker Reinforced Composites" Proceedings of the Second International Conference and Exhibition on Computer Applications to Materials and Molecular Science and Engineering-CAMSE'92. 1515-1518 (1993)

[Publications] H.Suzuki: "Tension-Softening Relation and Fracture Energy of Short-Fiber Reinforced Composites" Proceedings of the Sixth Japan-U.S.Conference on Composite Materials. 825-833 (1993)

[Publications] 鈴木 寛: "短繊維強化複合材の荷重負担機能のメゾスコピックコントロール" 日本機械学会 第70期通常総会講演会講演論文集. I,930-9. 629-631 (1993)

[Publications] 福永 久雄: "多荷重条件下の積層パネルの形状・繊維角・板厚最適化" 日本機械学会東北支部 米沢地方講演会講演論文集. 931-2. 28-30 (1993)

[Publications] 鈴木 寛: "コンピュータ・シミュレーションシステムを用いた短繊維強化複合材の破壊エネルギーおよび荷重負担機能の研究" 第37回日本学術会議 材料研究連合講演会前刷集. 75-76 (1993)

[Publications] H.Sekine: "Computational Simulation of Fracture Behavior of Random Fiber Reinforced SMC Composites with a Notch" Proceedings of the Second Canadian International Composites Conference and Exhibition. 541-548 (1993)

[Publications] 山田 勝弘: "微量無機添加物によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下に関する計算力学" 日本複合材料学会 第18回複合材料シンポジウム講演要旨集. 162-165 (1993)

[Publications] 関根 英樹: "コンピュータ・シミュレーションによる短繊維強化金属基複合材料の巨視的非線形応力-ひずみ挙動の予測" 材料システム. 12. 29-38 (1993)

[Publications] H.Fukunaga: "Optimum Design of Composite Structures for Shape,Layer Angle and Layer Thickness Distributions" Journal of Composite Materials. 27. 1479-1492 (1993)

[Publications] 鈴木 寛: "微量無機添加物の含有によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下の数値予測" 日本機械学会 第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

[Publications] H.Sekine: "Direct Numerical Simulation of Extension Behavior of a Stress Corrosion Crack in Glass Fibers in Glass/Epoxy Laminates under Acid Environment" 日本機械学会 第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

関根英樹東北大学, 工学部, 教授 (20005359)

[Publications] 関根英樹: "短繊維強化金属基複合材料の非線形応力-ひずみ挙動のコンピュータ・シミュレーション" 日本複合材料学会第17回複合材料シンポジウム講演要旨集. 71-74 (1992)

[Publications] 福永久雄: "複合材構造の繊維角・板厚の効率的最適化手法" 日本機械学会第2回設計工学・システム部門講演会講演論文集. 920-103. 35-38 (1992)

[Publications] 鈴木寛: "短繊維強化複合材の荷重負担機能のメゾスコピックコントロール" 日本機械学会第70期通常総会講演会講演論文集. I,930-9. 629-631 (1993)

[Publications] 福永久雄: "多荷重条件下の積層パネルの形状・繊維角・板厚最適化" 日本機械学会東北支部米沢地方講演会講演論文集. 931-2. 28-30 (1993)

[Publications] 鈴木寛: "コンピュータ・シミュレーションシステムを用いた短繊維強化複合材の破壊エネルギーおよび荷重負担機能の研究" 第37回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 75-76 (1993)

[Publications] 山田勝弘: "微量無機添加物によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下に関する計算力学" 日本複合材料学会第18回複合材料シンポジウム講演要旨集. 162-165 (1993)

[Publications] 関根英樹: "コンピュータ・シミュレーションによる短繊維強化金属基複合材料の巨視的非線形応力-ひずみ挙動の予測" 材料システム. 12. 29-38 (1993)

[Publications] 鈴木寛: "微量無機添加物の含有によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下の数値予測" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

[Publications] H.Sekine: "Direct Numerical Simulation of Extension Behavior of a Stress Corrosion Crack in Glass Fibers in Glass/Epoxy Laminates under Acid Environment" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)