| Research Abstract |
本研究では,マトリックス樹脂の力学的特性を考慮に入れたミクロ力学とプライの特性から積層構造全体の特性を考えるマクロ力学を融合させ,マトリックスラック発生予測解析と組み合わせ,それにより,マトリックスクラック発生抑制のための材料開発指針,あるいはマトリックスクラック発生が抑制され,かつ,所望の力学的特性を持たせた積層構造の設計手法を確立させることを目的としている.
実験的にはまず,モデル複合材料として,カーボン・エポキシ単繊維複合材料を用い,界面強度特性を評価するとともに,マトリックス材料の非線形力学特性を調べ,基礎データを得た.モデル材料として汎用型CFRPを用い,従来の解析がどの程度妥当性を有するかの検討を行った.実際には,まず,一方向強化積層板を作製し,任意の方向での引張試験を行い,その構成関係を予測可能かどうか検討した.さらに,その構成関係を予測できるようなミクロ力学パラメータの算出を行った.さらに,アングルプライ積層板を中心に数種の積層板を作製し,構成関係の測定,損傷発生,進展メカニズムの検討を行った.また,破損応力の測定から,解析との比較により損傷発生クライテリオン構築の基礎を検討した.
解析としては,材料の力学的特性の非線形性を考慮した複合材料の力学的挙動予測解析を行った.すなわち,マトリックス樹脂の塑性変形などを起因とする非線形性を考慮した一般理論構築を試みた.構成材料を考えたミクロレベル,ラミナレベル,積層構成を考えたマクロレベルの三段階で考えた.また,耐損傷性複合材料を目指していることから,損傷による非線形性の考慮より,負荷中の複合材料内部の応力分布をより高精度に算出できるモデルを目指し,実験データとの比較により損傷発生クライテリオンを検討した.これにより,次年度の耐損傷性複合材料の設計の基礎とする.
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