ニューラルネットによるCFRP積層材の力学特性と内部損傷との関係解明

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650659
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 邉 吾一 日本大学, 生産工学部, 教授 (90060079)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 義男 日本大学, 理工学部, 助手 (30184047) ; 西 泰一 日本大学, 生産工学部, 助手 (00256819)
• Keywords: CFRP積層材 / 座屈設計 / ニューラルネット / 逆解析 / 損傷同定 / 層間せん断強度 / 減衰能

Research Abstract

数式で解けない逆問題解析や材料および構造同定解析において、特に大きな威力を発揮するニューラルネットを用いて、CFRP積層材内部の層間剥離などの損傷とCFRP材の力学的特性との定量的な関係を解明する研究を行い、下記の成果を得ることができた。
1.CFRP積層板の座屈応力を与えて繊維配向角や両軸圧縮合力比を求める逆問題解析にニューラルネットが有用であることを示し、さらに限られた教師データで構築されたニューラルネットが無数の場合の座屈半波数と最小座屈応力を求める場合にも有用であることを明らかにした。
2.CFRP積層材内部の損傷量、その位置と振動モード、固有振動数の関係を教師データとしてニューラルネットに学習させた後、固有振動数と振動モードが与えられれば損傷量とその位置が逆に求められるシステムを構築し、ニューラルネットがCFRP材の損傷同定に応用できることを示した。
3.開孔を有する各種のCFRP積層板が一軸圧縮を受ける場合、積層構成によって圧縮、あるいは層間せん断で破壊することを解析および実験の両面から明らかにし、今後積層構成と積層板の強度との関係をニューラルネットで構築する場合の有益な資料を得た。
4.破断に至らない程度の衝撃曲げ負荷をCFRP積層材のはりに与えて、衝撃の前後で超音波深傷装置で求めたはり内部の層間剥離の量とはりの減衰能の関係を明らかにした。その結果、減衰能は衝撃負荷によるはりの内部の変化に対して敏感に変化することが実験的に得られた。