リングバースト試験を利用したFW-FRP圧力容器の簡便強度評価法の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555181
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 若山 修一 東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (00191726)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀出 明広 静岡理工科大学, 理工学部, 助手 (20329519) ; 鈴木 茂 IHIエアロスペース(株), 製造部・技術課, 課長(研究職) ; 小林 訓史 東京都立大学, 工学研究科, 助手 (80326016)
• Keywords: リングバースト試験 / FW-FRP圧力容器 / 非破壊検査 / AE / バースト強度 / 疲労試験 / トランスバースクラック / 層間はく離

Research Abstract

FW-FRP圧力容器は航空宇宙分野のロケットモータケースや圧縮天然ガス自動車用燃料タンクなどに適用されている.FW圧力容器の簡便な試験法としてASTMで規定されているNOLリング試験があげられるが,この試験においては正確な周方向引張状態が得られないという欠点があげられる.さらに,欠陥・損傷が破壊挙動及び強度低下に及ぼす影響を理解する,あるいは非破壊検査の一種であるAE法のFRP圧力容器への適用にあたりAE特性評価を行うためには,FRP層内あるいは層間での破壊挙動観察はその破壊機構の解明には大きな利点となると考えられる.そこで,正確な強度評価試験法に加えてFW-FRP圧力容器の破壊機構を解明するための破壊挙動観察が可能な試験法の開発が望まれる.
円周巻きFRP複合材料の引張強度評価法として,FRP層内及び層間での破壊挙動のその場観察が可能なリングバースト試験法があげられるが,本年度はこれを改良し,疲労試験が可能な改良型リングバースト試験法を開発した.特徴として次のことがあげられる.
(1)リングバースト試験の各接触部材間にベアリングを配置することにより,実験的・理論的に試験片に作用する内圧を換算することが可能となり,その両者はよい一致を示した.
(2)リングバースト試験の各接触部材間にベアリングを配置することにより,摩擦の低減が達成され,疲労試験への対応が可能となった.
(3)リングバースト試験は,ロッド,セグメント間に配置されたウレタンゴム及びセグメントの多分割化によって,周方向のひずみ分布が一様化されており,その結果試験片の肉厚の増加に関係なく精度の良い強度評価が可能である.

Research Products

• [Publications] Akihiro Horide: "Effect of Transverse Crack on Strength Degradation in Filament Wound Composites"Proceedings of the 9th US-Japan Conference on Composite Materials. 669-675 (2000)
• [Publications] 小林訓史: "CF/PIXA積層板のトランスバースクラック挙動に及ぼす90°層厚さの影響"第25回複合材料シンポジウム講演要旨集. 10-11 (2000)