セラミック複合材料の超高速飛翔体衝突による損傷模擬試験に適した小型装置の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555488
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 田邊 靖博 東京工業大学, 工業材料研究所, 助教授 (70163607)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤津 隆 東京工業大学, 工業材料研究所, 助手 (40231807) ; 澤岡 昭 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (40029468)
• Keywords: セラミック複合材料 / 超高速飛翔体 / 衝突損傷 / サボ-分離

Research Abstract

本研究は、熟練を要しない技術者が一人で操作できる、高い安全性を有するセラミック複合材料に適した次の仕様を満たす衝撃損傷試験装置を開発することを目的としている。(1)推進薬駆動とする。(2)各種飛翔体との衝突を模擬するため、飛翔体材質によらない速度計測が行える。(3)広範なセラミック複合材料をターゲット材料として試験できる。(4)飛翔体寸法と速度は、飛翔体直径x速度=10mm km/s以上とする。これらの基準で、タービンブレ-ド材あるいは外壁材と異物粒子との衝突模擬シミュレションとして十分満足できる。現在までに、得られた成果は次の通りである。サボ-直径x速度=20mm km/sを達成した。当初計画の2倍の性能を有する高性能装置となっていることを示唆している。飛翔体速度計測装置を改良し、フェライト球ならびにSUS球を飛翔体とする場合には、秒速3.5kmの飛翔体の速度計測が可能であることを確認した。また、飛翔体速度をデジタル情報として記録するための半自動計測システムを構築した。これらのシステムを用いて、複合材料の強化材料である各種織物の衝撃損傷挙動の基礎実験を行った。1.7km/sまでの速度においてサボ-と飛翔体の分離が可能な分離治具を開発した。この治具を用いて、C/C複合材料ならびに黒鉛材料をターゲットとして衝撃試験を行い、クレータ生成、スポール破壊、層間破壊の各現象を観察した。さらに、この挙動が飛翔体材質に大きく依存することを見いだした。これらのことは、本開発装置が、各種セラミック基複合材料ならびにモノリシックセラミックスの衝撃による材料固有の損傷特性を評価できる装置であることを意味している。

Research Products

• [Publications] Y.TANABE 他: "Crater Formation of Carbon Materials by Impact of a High Velocity Sphere" Carbon. 33. 1547-1522 (1995)
• [Publications] H.TAMURA 他: "Debris Formation from Layered Target by Microprojectile Impact" Jpn.J.Appl.Phys.34. 2062-2070 (1995)
• [Publications] H.TAMURA 他: "Debris Formation from an Aluminum Nitride Ceramic Plate by Microprojectile Impact" Jpn.J.Appl.Phys.34. L951-L954 (1995)