分散強化型複合材料における強化材割れを考慮した損傷理論と高性能特性発現機構の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650095
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 東郷 敬一郎 静岡大学, 工学部, 教授 (10155492)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 弘安 静岡大学, 工学部, 助手 (60115433) ; 石井 仁 静岡大学, 工学部, 教授 (90022235)
• Keywords: 分散強化型複合材料 / 強化材割れ損傷 / はく離損傷 / 損傷理論 / 有限要素法解析 / 形状記憶合金複合材料 / マイクロメカニクス

Research Abstract

粒子・短繊維複合材料では,変形初期からはく離損傷,割れ損傷が進行し,強度特性に大きな影響を及ぼす.平成9年度は,これらの損傷の影響を明らかにするために,損傷を考慮した理論を構築するとともに,損傷過程と強度特性に及ぼす損傷の影響について実験を行った.平成10年度は,実験結果の損傷理論に基づく考察を行い,複合材料の強度特性評価および高性能特性発現機構の解明を行った.また,機能性材料としての形状記憶合金複合材料に関する基礎研究を行った.
(1) 損傷理論に基づく変形,破壊の解析
損傷理論に基づいて,単軸引張下でのシミュレーション解析を行い,応力ーひずみ関係に及ぼす損傷の影響を明らかにした.また,はく離損傷,割れ損傷の理論に基づいて新たな有限要素法を開発し,き裂先端場の解析を行い,き裂先端での損傷の進行,応力・ひずみ場に及ぼす損傷の影響を明らかにした.
(2) 実験結果の解析結果に基づく考察および高性能特性発現機構の解明
ガラス粒子分散ナイロン66複合材料についての実験結果と解析結果を比較することにより,静的負荷,繰返し負荷での損傷の蓄積過程,および引張強さ,破壊靭性,疲労強度,疲労き裂進展特性に及ぼす損傷の影響を明らかにし,高性能特性発現機構について検討した.
(3) 形状記憶合金複合材料の開発
熱可塑性樹脂にTiNi形状記憶合金繊維を分散した複合材料を小型射出成形機により作成し,本材料の変形・変態挙動および強度特性に関して実験を行い,高性能発現材料としての可能性を探った.

Research Products

• [Publications] Keiichiro Tohgo: "Incremental Damage Theory and Its Application to Glass-Particle-Reinforced Nylon 66 Composites" International Journal Mechanical Science. 40・213. 199-213 (1998)
• [Publications] Keiichiro Tohgo: "Incremental Damage Theory of Particle or Short-Fiber Reinforced Composites" Metals and Materials. 4・3. 256-260 (1998)
• [Publications] Keiichiro Tohgo: "Influence of Debonding Damage on Mechanical Performance of Glass Particle Reinforced Nylon 66 Composites" ASME International PVP-Vol.374. 374. 331-338 (1998)
• [Publications] Go Murasawa: "Analysis of Deformation of Shape Memory Alloy Composite Based on Shear-lag Model" Asian-Australasian Conference on Composite Materials. 1. 313.1-313.4 (1998)
• [Publications] 東郷敬一郎: "分散形複合材料の強化材損傷の理論とその応用" 日本機械学会論文集A編.
• [Publications] 東郷敬一郎: "ガラス粒子分散ナイロン66複合材料のき裂先端場に及ぼすはく離損傷の影響" 日本機械学会全国大会講演論文集. 98-3(I). 487-488 (1998)