繊維強化ゴム変性エポキシハイブリッド複合材のステレオロジーとマイクロメカニックス

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650108
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 荒木 栄敏 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (60222741)
• Keywords: マイクロメカニックス / 複合材料 / ハイブリッド / 繊維 / ゴム変性エポキシ / ステレオロジー / じん性

Research Abstract

本研究は,繊維強化ゴム変性エポキシハイブリッド複合材料に対するマイクロメカニックスによるモデル化と力学特性の解析を目的とするものである.繊維の破断ひずみが母材のそれに比べて小さい場合には,作用応力の増加に伴ってまず最初に繊維が破断し,繊維内にき裂が生じる.これが母材領域へと進展した状態を想定する.破断後の強化繊維の形状は今年度については全て同じ大きさの偏長回転楕円体とおいた.ゴム粒子は母材に比べて破断ひずみが極めて大きいためき裂を架橋することになる.き裂架橋領域の大きさはゴム粒子径の寸法分布に依存するため,ステレオロジーの考え方を導入することによって,その寸法分布をゴム粒子径分布の関数として求めた.ゴム粒子は非圧縮性材料と見なした.また,ゴム粒子の母材との界面において生じる界面剥離挙動もモデルに導入した.このようなモデルをマイクロメカニックスの手法の1つである等価介在物法を用いて解析し,き裂のエネルギー解放率を定式化し,き裂進展条件を求めた.この条件を用いて母材き裂の進展が停止する際の臨界き裂長さを評価し,これを用いて繊維とゴム粒子の含有率やゴム粒子の粒子径分布などが本材料の靱性に及ぼす影響を求めた.その結果,繊維やゴム粒子の含有率やが増加するに従って靱性は増加することがわかった.また,ゴム粒子径分布が均一で粒子径が小さい方が靱性は向上した.次年度については,繊維の破断強度のバラツキを想定するとともに,繊維長さの分布関数を与え,これが繊維の破断に伴って変化することを考慮することによって,作用応力の増加に伴って繊維の破断が次々と生じ,巨視的な剛性低下が生じる状態を解析することを行なう予定である.