1995 Fiscal Year Annual Research Report
複合材料積層板表面座屈及び座屈後の特性に関する研究
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07651125
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Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
汪 文学 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (40240569)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高雄 善裕 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (30108766)
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| Keywords | 複合材料積層板 / デラミネーション / 局所積層非対称性 / 座屈と座屈後 / 3次元非線形有限要素法 |
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| Research Abstract |
複合材料積層板は、その構造の特性より、層間剥離、あるいはデラミキーションが起き易い。そのことから、デラミネーションを含む積層板の強度及び破壊メカニズムの研究は積層板の強度評価に不可欠となってきている。中でも、近年、低速衝撃を受けた積層板の残留圧縮強度の研究が特に注目されており、数多くの研究報告が見られる。しかし、そのほとんどの研究はデラミネーションの発生によって生じた積層板の局所積層非対称性の影響をあまり考慮していない。一般的に、一方向材とクロース材などの特殊な積層板を除けば、対称積層板にデラミネーションが発生すると、局所積層非対称性が現れる。このような積層板は、単純な面内外力を受けるでも、面外変形が発生するので、本来の対称積層板に比べ構造的に不安定である。したがって、デラミネーションを有する積層板の強度評価には、積層板の局所積層非対称性による影響を明らかにすることが必要である。
そこで、本研究では、積層板用3次元非線形有限要素法プログラムを開発し、デラミネーションを有する積層板座屈と座屈後挙動に及ぼす局所積層非対称性の影響について、数値シミュネーション研究を行った。解析モデルはthrough-widthデラミネーションを有する積層板である。デラミネーションの長さと負荷増分をパラメータとし、積層板の座屈、座屈後挙動、最大負荷及びき裂前縁のエネルギー解放率などを求め、従来の2次元の結果と比べた上、局所積層非対称性の影響を明らかにした。その結果、以下の知見が得られたと考えられる。
1.局所積層非対称性より、積層板は変形し易くなり、最大負荷能力が10〜20パーセント(デラミネーション長さより差がある。)下がっている。
2.エネルギー解放率は、幅方向の平均値が局所積層非対称性を考慮しない場合とほぼ同程度であるが、幅方向にそう変化が大きいことがわかった。それは、デラミネーションの進展が幅方向に一様ではないことを意味すると考えられる。
3.短いデラミネーションの場合では、剥離の進展より、積層板全体の座屈が先に発生し、剥離部分に接触が生じている。接触を含む研究は平成8年度に引き続いて行いたい。
以上の研究結果の一部を平成8年の構造強度に関する講演会で発表する予定である。
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