積層複合材料の層間高靱化効果の最適化に関する弾塑性メゾメカニックス的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750075
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 田中 拓 名古屋大学, 難処理人工物研究センター, 講師 (80236629)
• Keywords: 複合材料 / 繊維強化プラスチックス / 層間はく離 / き裂伝ぱ / メゾメカニックス / 層間高靱化 / 層間樹脂層厚さ / 弾塑性解析

Research Abstract

本研究の目的は,層間高靱化型の繊維強化プラスチックス積層板を対象として,層間樹脂層厚さを変化させることによって,層間はく離き裂の伝ぱ特性を向上させる手法を検討し,数値シミュレーションを援用した最適層間厚さの探索システムを構築することである.本年度は,一方向炭素繊維強化高靱性エポキシ積層板(炭素繊維IM600,高靱性エポキシ樹脂QC133)を試験材料として,モードI(開口型),モードII(せん断型),および混合モードI+II負荷の下で,層間はく離き裂の伝ぱ試験を実施し,き裂伝ぱ抵抗に及ぼす層間樹脂層厚さの影響を実験的に明らかにした.また,層間の樹脂層が厚く,かつモードII負荷の割合が大きい場合に,き裂伝ぱにつれてき裂伝ぱ抵抗が著しく増大する機構を解明した.ついで,繊維,マトリックスおよび層間マトリックス層を区別したメゾメカニックス複合材料モデルを提案し,有限要素法あるいは境界要素法による数値解析を可能とした.このメゾメカニックス複合材料モデルを用いた弾塑性有限要素法によって,モードIおよびモードII負荷の下でのき裂先端塑性域の形状・寸法の解析を行い,層間樹脂層厚さの影響を検討するとともに,弾性応力分布を基にした塑性域寸法の簡便予測法を提案した.

Research Products

• [Publications] 來海 博央: "モードIき裂を有する長繊維強化複合材料における塑性領域の弾塑性有限要素法解析"日本機械学会論文集(A編). 66巻641号. 54-62 (2000)
• [Publications] H.Kimachi: "Boundary Element Analysis of Elastic Stress Distribution near Delamination Crack in Fiber-Reinforced Composites"JSME International Journal,Series A. Vol.42,No.4. 537-545 (1999)
• [Publications] 田中 拓: "炭素繊維強化エポキシ積層板の層間および層内混合モードI+IIき裂の進展挙動"日本機械学会論文集(A編). 65巻635号. 1504-1512 (1999)
• [Publications] 來海 博央: "長繊維強化複合材料の層間き裂先端での塑性域の評価"第10回破壊力学シンポジウム講演論文集. 82-86 (1999)
• [Publications] 來海 博央: "長繊維FRPのマトリックスき裂の解析における不均質モデルと三層構造モデルの比較"第24回複合材料シンポジウム講演要旨集. 81-82 (1999)