2003 Fiscal Year Annual Research Report
繊維強化複合材の弾性率・内部摩擦の測定と損傷評価:新しい非接触超音波計測法の確立
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13450277
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
平尾 雅彦 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (80112027)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
垂水 竜一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (30362643)
荻 博次 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (90252626)
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| Keywords | 繊維強化複合材料 / 超音波計測 / 弾性定数 / 内部摩擦 / 共振 / レーザー計測 / 非接触測定 / 高温測定 |
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| Research Abstract |
弾性異方性の強い繊維強化複合材料の弾性定数と内部摩擦を高精度に計測することを目的としてきた.このため,独自に電磁超音波共鳴/レーザー計測システムを開発し,シリコンカーバイド強化チタン合金複合材料の弾性定数と内部摩擦を室温から900℃の範囲で測定した.そして,マイクロメカニックスと呼ばれる計算手法を利用して,シリコンカーバード繊維一本の5つの独立な弾性定数を室温から900℃の温度範囲において決定することに成功した.さらに,独自に開発した点接触超音波顕微鏡を用いて,シリコンカーバイド繊維の断面内のヤング率分布を計測することに成功した.この結果,コア部に存在する炭素のヤング率が500GPaを超える高いものであることが判明した.これは,グラファイトに似た炭素結晶のC軸が半径方向に向いた集合組織を有し,弾性定数が極めて大きなa軸が繊維の軸方向を向いていたためであり,内部組織と弾性定数の測定結果に良い相関を見出すことができた.また,シリコンカーバイド層の中でも弾性定数は分布しており,特に炭素に近い部分では弾性定数が急激に減少していた.おそらく,炭素が拡散してきたことにより、理想的なSiCの組成に比べて炭素が過剰に混入した組織となっているために,弾性定数の低下が見られたものと考えられる.
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[Publications] H.Ogi: "Elastic-stiffness coefficients of a silicon-carbide fiber at elevated temperatures : Acoustic spectroscopy and micromechanics modeling"Phil.Mag.A. 83. 503-512 (2003)
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[Publications] H.Ogi: "Elastic-stiffness mapping by resonance-ultrasound microscopy isolated piezoelectric oscillator"Appl.Phys.Lett.. 83. 464-466 (2003)
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[Publications] J.Tian: "Young's modulus mapping on SCS-6 SiCf/Ti-6Al-4V composite by electromagnetic-resonance-ultrasound microscopy"J.Appl.Phys.. 94. 6472-6476 (2003)
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[Publications] J.Tian: "Vibration analysis on electromagnetic-resonance-ultrasound microscopy (ERUM) for determining localized elastic constants of solids"J.Acoust.Soc.Am.. 115. 630-636 (2004)
