1996 Fiscal Year Annual Research Report
CFRPの異物衝突損傷に及ぼす周囲温度の影響に関する基礎的研究
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06402029
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| Research Institution | Faculty of Engineering, Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松本 浩之 東京工業大学, 工学部, 教授 (50016416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 政弘 東京工業大学, 工学部, 助手 (60282828)
荒井 政大 東京工業大学, 工学部, 助手 (30260532)
足立 忠晴 東京工業大学, 工学部, 助教授 (20184187)
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| Keywords | 炭素繊維強化複合材料 / 衝撃損傷 / 温度環境 / 残留強度 / 層間剥離 / 異物衝突 / 残留応力 / 熱粘弾性特性 |
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| Research Abstract |
本研究では,-100℃から200℃程度の温度環境下において飛翔体が衝突したときのCFRP積層板の損傷の発生および進展のメカニズムを究明し,異物衝突に耐えるCFRP積層板の開発のための基礎的知見を得ることを目的とする.
今年度は,(1)CFRP積層板の粘弾性特性の測定,(2)種々の温度環境下でのCFRP積層板の破壊靱性値の測定,(3)面外負荷を受けるCFRP積層板の損傷進展解析,の3項目について検討を行った.
まず測定温度範囲を-150℃から250℃とし,正弦波状の入力荷重を与えた場合の試験片の変位の測定を行って,CFRP積層板の粘弾性特性を求めた.マスターカーブを作成するとともに,ガラス転位点,および副ガラス転位点の存在を確認した.
また,層間剥離の発生および進展に対する特性を評価するため,モードI,モードII層間破壊靱性値試験を測定温度範囲-100℃から200℃で実施した.その結果,CFRP積層板の破壊靱性値は温度に依存し,試験片の粘弾性特性と深い相関があることを確かめた.
さらに,CFRP積層板に面外荷重が作用する場合について,汎用有限要素法コードABAQUSを用いた損傷進展シミュレーションを実施した.上記の測定により得られた破壊靱性値を破壊のクライテリアとして用い,トランスバースクラックと層間剥離が連成する損傷を模擬した.その結果,有限要素法により,CFRP積層板の典型的な損傷パターンを的確に模擬できることが明らかとなった.
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