1999 Fiscal Year Annual Research Report
酸応力環境下におけるGFRP織物積層板のき裂進展挙動
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11650104
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
川田 宏之 早稲田大学, 理工学部, 教授 (20177702)
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| Keywords | GFRP / 応力腐食割れ / 応力拡大係数 / 下限界応力拡大係数 / 拡散現象 / 拡散係数 |
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| Research Abstract |
研究成果
塩酸応力環境下におけるGFRP織物積層板のき裂進展挙動及び下限界特性の解明を目的に研究を行った.本年度は新たに母材樹脂中への水溶液溶質の拡散現象を考慮した.拡散モデルを構築し,構成基材に依存しない統一的な破壊機構の提案を試みた.
応力腐食割れ試験において,耐食性に優れたガラス繊維及び樹脂を構成基材としたCガラス/ビニルエステル積層板(C/VE)と従来のEガラス/エポキシ積層板(E/Epoxy)とを用い,き裂進展挙動及び下限界特性の環境依存性を明らかにした.E/Epoxy試験片では,塩酸温度上昇よりも塩酸濃度上昇の影響を大きく受けK_<ISCC>が低下する.また,濃度上昇が直接関係する水素イオンの影響を顕著に受けているため,破壊機構は水素イオン拡散及びそれに伴う繊維腐食が支配的であると考えられた.一方,C/VE試験片において,塩酸環境下のき裂進展挙動は空気中よりは大きく促進されているが純水環境下と比較してもあまり大きな変化が見られない.すなわち,耐酸性の高いCガラスを用いた試験片においては,水素イオンの拡散による繊維の劣化よりも,水溶液(主に水)の拡散吸着によるき裂先端近傍の樹脂の吸水膨張等による繊維荷重分担率増加に伴う繊維破断による破壊が支配的である事が示唆された.
拡散現象について,母材中の水素イオン拡散がき裂進展に及ぼす影響を明らかにするため,ひずみエネルギ依存の拡散係数及び化学ポテンシャル勾配による拡散方程式を用いた2次元拡散シミュレーションを行った.その結果,外力の負荷により無負荷の時には見られない,き裂先方での高濃度領域が現われた.応力拡大係数の増大に伴いこの領域が顕著に拡大されることを確認し,この領域の拡大がき裂進展挙動に大きく影響を及ぼしていることがわかった.
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[Publications] 川田 宏之 他: "織物GFRP積層板の応力腐食割れに及ぼす酸濃度の影響"日本複合材料学会1998年度研究発表講演会予稿集. 33-34 (1998)
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[Publications] 川田 宏之 他: "腐食環境下におけるGFRP織物積層板の疲労き裂進展挙動"第42回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 3-4 (1998)
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[Publications] 川田 宏之 他: "酸応力環境下におけるGFRP織物積層板のき裂進展と下限界特性に及ぼす環境温度の影響"日本複合材料学会1999年度研究発表講演会予稿集. 41-42 (1999)
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[Publications] 川田 宏之 他: "Crack Propagation Properties of GFRP Laminates under Acid Stress Environment"Twelfth International Conference on Composite Materials (Extended Abstract). ICCM12. 147 (1999)
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[Publications] 川田 宏之 他: "酸応力環境下におけるGFRP織物積層板のき裂進展特性〜下限界特性と微視的破壊機構〜"1999年度年次大会講演論文集. 99-1. 221-222 (1999)
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[Publications] 川田 宏之 他: "酸応力環境下におけるGFRPのき裂進展挙動〜母材樹脂中の拡散現象と下限界特性〜"第24回複合材料シンポジウム講演要旨集. 157-158 (1999)
