1996 Fiscal Year Annual Research Report
高強度CFRPの混合モード疲労き裂進展のメゾメカニックス的研究
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07455052
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田中 啓介 名古屋大学, 工学部, 教授 (80026244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 拓 名古屋大学, 工学部, 助手 (80236629)
秋庭 義明 名古屋大学, 工学部, 助教授 (00212431)
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| Keywords | 複合材料 / CFRP / 混合モード / 疲労き裂進展 / メゾメカニックス / 破壊力学 / マトリックス相応力 / フラクトグラフィ |
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| Research Abstract |
1.混合モード荷重による層間はく離疲労き裂進展のSEM内その場観察
(1)SEM内でモードIとモードIIの混合モード層間はく離疲労き裂進展試験を行うための負荷治具を開発した.
(2)モードIおよびモードII層間疲労き裂進展のその場観察を行い,き裂先端近傍での疲労微視破壊の様相を明らかにした.
2.混合モード層間はく離疲労き裂進展のフラクトグラフィ
混合モード比を広い範囲で変えた層間疲労破面の詳細なフラクトグラフィ的検討を行った.混合モード疲労破壊は,繊維/マトリックス界面のはく離とマトリックス相の主引張応力による微小割れからなる.微小割れは繊維/マトリックス界面の近傍を起点とし,繊維間の樹脂部に向かって成長する.この樹脂割れの発生・成長・連結に基づいた疲労き裂の進展モデルを提案した.
3.層間はく離き裂のメゾメカニックス解析
前年度に検討した数値解析手法を用いて,CFRPを繊維相とマトリックス相からなる非均質材料とみるメゾメカニックス解析により,層間はく離き裂の弾性解析を行った.き裂が繊維直径に比べて充分長い場合,非均質FRPモデルのエネルギ解放率は,従来の均質FRPモデルのマクロ解析によるエネルギ解放率と一致する.しかしながら,き裂先端近傍のマトリックス相の応力は均質モデルと非均質モデルとで大きく異なり,マトリックスの微視破壊を検討するためには非均質モデルによるメゾメカニックス解析が不可欠であることを明らかにした.
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[Publications] 田中啓介: "FRPの混合モード破壊靱性に関するメゾメカニックス的検討" 第25回FRPシンポジウム講演論文集. 211-212 (1996)
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[Publications] 田中拓: "高強度CFRP積層板の混合モード層間疲労破壊特性" 日本機械学会講演論文集. 96-1. 69-70 (1996)
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[Publications] 田中啓介: "き裂を有する長繊維強化複合材料のマトリックス相応力分布の解析" 日本材料学会第45期学術講演会講演論文集. 177-178 (1996)
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[Publications] Keisuke Tanaka: "Mode-Mixity Effect on Interlaminar Fatigue Crack Propagation in Graphite/Epoxy Laminates under Mixed Mode of I and II" Fatigue'96 : Proc.6th Int.Fatigue Cong.Vol.III. 1567-1572 (1996)
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[Publications] 田中啓介: "モードIIき裂を有する長繊維強化複合材料のマトリックス相応力分布の解析" 日本機械学会講演論文集. 96-10. 9-10 (1996)
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[Publications] 田中啓介: "CF/PEEK積層板の混合モード(I+II)荷重下での層間はく離疲労き裂進展" 日本機械学会講演論文集. 96-10. 17-18 (1996)
