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

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555488
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 田邊 靖博 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (70163607)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤津 隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (40231807) ; 澤岡 昭 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (40029468)
• Keywords: セラミック複合材料 / 超高速飛翔体 / 衝突損傷 / AE計測 / 歪み計測 / 圧力計測

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。具体的な検討項目は、次の4点であった。(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、色々な材質の飛翔体の速度計測が行える。(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×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ーションとして十分満足できる。
本研究で開発した装置は、推進薬とヘリウムを利用しており、直径8mm×長さ20mmのナイロン製サボ-を秒速2.5Km/sで繰り返し飛翔させることができる。また、球状飛翔体として、直径4mmのスチールならびにMn-Znフェライトセラミック球を試料に衝突させ、速度を計測することが可能である。飛翔体とセラミック基複合材料試料の衝突時に材料内部を通過する衝撃波速度、試料の歪みを測定できる計測系を有している。損傷過程の観察を可能とする観察系を有している。本装置は、研究者1人で操作でき、日に2回の実験が可能である。
さらに.本装置を用いて複合材料の強化担体であるセラミック織物、炭素繊維強化炭素複合材料(C/C)、C/Cのマトリックスである各種炭素材料について飛翔体衝突試験を行い、多くの新事実を発見した。
以上の様に、本研究で開発した装置は、当初計画の性能を有しており、今後、本装置を活用した数多くの有意義な研究成果が期待される。

Research Products

• [Publications] Y.TANABE et al.: "Impact of High Velocity Projectile to Carbon-fiber Fabric and alumina Fiber Fabric" Advanced Composite Materials. 6. 167-173 (1997)
• [Publications] 田邊靖博 他: "飛翔体衝突によって電極用黒鉛材料に生成するクレータおよびスポール形状に与える試料厚さならびに飛翔体材質の影響" 炭素. 1997(in press). (1997)
• [Publications] Y.TANABE et al.: "Impact of a High Vclocity Sphere to Carbon Materials" Ext.Abstracts of the European Carbon Conference. 419-420 (1996)
• [Publications] H.TANURA et al.: "Visualization of Frragmentation of Nitride Ceramic Plate in Hypervelocity Projectile Impact" Report of RLEMTIT. No.21. 127-131 (1996)