均質化理論による連続繊維強化複合材料のクリープ解析とその実験的検討

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450046
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 大野 信忠 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30115539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 琵琶 志朗 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (90273466) ; 水野 衛 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70239250) ; 呉 旭 応用地質(株), 岩盤技術部, 研究員
• Keywords: 複合材料 / クリープ / 均質化理論 / 周期構造

Research Abstract

1. 周期的内部構造を有する複合材料の時間依存変形に対する均質化理論を定式化した.この結果,擾乱変位速度が時間非依存の弾性成分と時間依存の粘性成分に分離された.また,ひずみ速度と応力速度の巨視的構成式および微視的応力の発展式が導かれた.
2. 上述の理論を一方向連続繊維強化複合材料の横方向クリープ変形および粘塑性変形に適用した.繊維方向の変位に対しては平面ひずみ条件を仮定し,繊維配列としては正方配列と六方配列を考えた.この結果,正方配列では変形挙動の異方性が極めて著しいのに対して六方配列ではほとんど等方的となることが明らかとなった.
3. 周期的内部構造が点対称性を有する場合の擾乱変位場の特性を議論し,擾乱変位はすべての点対称点で零となり,かつ点対称条件を満足することを示した.またこの場合,境界条件として点対称条件を使用することができるから,ユニットセルの一部の領域のみを解析すればよいことを指摘するとともに実例を示した.
4. 本理論を一方向連続繊維強化複合材料の非主軸負荷粘塑性変形に適用した.繊維配列としては六方配列を仮定した.この結果,非主軸角がわずかであっても粘塑性流動応力は大きく減少するが,非主軸角が45度を越えるとあまり変化しないことが明らかとなった.
5. 一方向連続繊維強化ハイブリッド複合材科GLARE2の実験結果を本理論に基づく結果と比較し,上述の非主軸角依存性が定性的に成り立つことを確かめた.

Research Products

• [Publications] 呉 旭: "周期的内部構造を有する複合材料の時間依存変形に対する均質化理論" 日本機械学会論文集(A編). 63・613. 1971-1978 (1997)
• [Publications] Nobutada Ohno: "Homogenized Properties of Elastic-Viscoplastic Composites with Periodic Internal Structures" METALS AND MATERIALS. Vol4・No3. 269-274 (1998)
• [Publications] Xu Wu: "A Homogenization Theory for Time-Dependent Deforrmation of Composites with Periodic Internal Structures" JSME International Journal,Series A. Vol41・No3. 309-317 (1998)
• [Publications] 大野信忠: "均質化理論におけるユニットセルの境界条件について" 計算工学講演会論文集. Vol3. 1001-1006 (1998)
• [Publications] Xu Wu: "A Homogenization Theory for Inelastic Behavior of Materials with Reriodic Internal Structures" Proceedings of the IUTAM Symposium on Micro-and Mocrostructural Aspects of Thermoplasticity. 187-196 (1999)
• [Publications] 大野信忠: "塑性およびクリープ問題への均質化法の適用" 材料. 48・7(掲載予定). (1999)
• [Publications] 松田哲也: "点対称性を有する周期複合材料の均質化理論における境界条件および弾一粘塑性解析への適用" 日本機械学会東海支部 第48期総会講演会講演論文集. 993・1(印刷中). (1999)
• [Publications] Xu Wu: "A Homogenization Theory for Time-Dependent Nonlinear Composites with Periodic Internal Structures" International Journal of Solids and Structures. 36・(印刷中). (1999)