繊維強化複合材料積層板の衝撃損傷と衝撃後圧縮特性劣化(CAI)メカニズム

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650116
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 末益 博志 上智大学, 理工学部, 教授 (20134661)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 郷津 勝久 上智大学, 理工学部, 助手 (40178439) ; 間島 理 上智大学, 理工学部, 助手 (90053678)
• Keywords: 複合材料 / 層間剥離 / 有限要素法 / 衝撃 / 圧縮 / 座屈 / エネルギー解放率

Research Abstract

上記課題で研究を行った。当初計画通り,損傷累積問題に関しては、実験および数値解析手法を用いて研究を行った。衝撃損傷後の板の強度低下に関しては数値解析手法を用いて研究を行った。
衝撃損傷累積問題を明らかにするための基礎研究として、内部損傷累積状態を観察できるガラス繊維強化複合材料を製作し、これに関して集中荷重を与えて損傷を発生させる実験を行い損傷累積過程を観察した。この結果衝撃損傷過程に関して貴重な知見を得ることができ、理論解析を行うための基礎的なデータを蓄積することができた。また有限要素法による解析で非線形破壊要素を提案し、この要素を用いて損傷累積過程をシミュレートし、理論値との良い一致を得ることができた。このことにより衝撃損傷問題をシミュレートする高能率な解析手法を開発できたと考える。この結果を21st International Symposium on Space Technology and Science(1998年5月)および8th Japan-U.S.Conference on Composite Materials(1998年9月)に発表する予定である。
損傷板の圧縮座屈劣化特性に関しては既存の有限要素解析プログラムを用いて実際の損傷により近い、大きさの異なる層間剥離を持つ圧縮挙動のシミュレーションを行い、剥離サイズの違いに起因する問題点を明らかにすることができた。この結果を米国航空宇宙学会の第36回SDM会議で発表を行う。