2005 Fiscal Year Annual Research Report
繰り返し疲労が炭素複合材料の実用負荷速度域での破壊挙動に与える影響
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15360356
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田邊 靖博 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (70163607)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 榮一 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (70016830)
赤津 隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 講師 (40231807)
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| Keywords | 炭素複合材料 / 負荷速度 / 歪み速度 / 疲労 |
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| Research Abstract |
研究の最終年度である本年度は、昨年度までに得られた成果をまとめるとともに、炭素複合材料の破壊エネルギーに与えるマトリックスならびに界面の効果についての詳細な追加実験を行った。
さらに、得られた結果を総合して、実用負荷速度域におけるマトリックスならびに界面の役割、応力負荷状態の影響を考察して、次の結論を得た。
・曲げと剪断では疲労する条件あるいは疲労する試料が大きく異なる。曲げでは応力比が大きいほど、逆に剪断では小さいほど材料劣化が大きくなる。
・疲労挙動には水(水分)が大きく影響する。しかし、その影響が顕著な材料とそうでない材料とがあることを見いだし、C/C複合材料の疲労挙動を明らかにした。
・歪み速度(負荷速度)によっては、損傷を減じることができる硬化剤の種類と混合比を見いだした。
・界面特性の違いがマトリックスと繊維との剥離挙動に大きな影響を与えていることを直接観察することに成功した。
・亀裂の進展挙動が疲労試験の前後で変化する試料が存在することを見いだした。
・マトリックスによって、エネルギー吸収に与える負荷速度依存性が異なることを見いだし、界面接着力とマトリックスの延性・塑性が大きく関係していると推察された。
・負荷速度が大きくなるとマトリックスの特性が衝撃エネルギー吸収に与える影響は小さいものの、界面接着の効果は無視できないことを見いだした。
・実用速度域では界面強度の制御が疲労破壊、特に強化繊維軸以外の方向に応力負荷される場合に重要であり、負荷速度を考慮した設計をする必要があることを明らかにし、その条件を示した。
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