2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of Compressive strength of carbon fiber composite laminates with a notch
| Project/Area Number |
15K06607
|
|---|
| Research Institution | Sophia University |
|---|
Principal Investigator |
末益 博志 上智大学, 理工学部, 教授 (20134661)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長嶋 利夫 上智大学, 理工学部, 教授 (10338436)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 炭素繊維強化複合材料 / 圧縮強度 / 応力集中 / 不安定 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
炭素繊維複合材料の圧縮強度発現に関する問題を明らかにするために、応力集中部を有する積層板モデルに関して理論解析、有限要素解析および実験を実施した。数学的に楕円切り欠きまわりの応力および変位分布を求め、今後の本問題の解析の基礎になる基礎式を導いた。この基礎式を用いて不安定解を求めるための問題の定式化を行った。実験ではモデルの単純化のために、一方向強化板から円孔端を持つ片側切欠きを導入した試験片を作製し、実験を実施した。応力集中係数の異なる試験片を得るために切り欠き端の半径の異なる切り欠きを導入した。この実験により多軸強化した積層板の場合に得られた破壊挙動と大きく異なる破壊モードと破壊進展挙動が得られた。この結果から積層板にした時の破壊の進展挙動を理解するためには0度層の厚さと0度層を挟む層との層間強度や層間破壊靭性といった量をも考慮する必要があり、今後の本問題の解明のために必要となる知見を得ることができた。このデータを整理し発生基準と進展条件を考察した。応力集中係数の小さい場合には系全体の圧縮応力の平均値が大きいので、損傷発生時に不安定に進展する損傷長さが大きく、応力集中係数の大きい試験片では損傷発生時の系全体の平均応力が小さいので不安定進展長さが制限されることが分かった。この結果から進展問題を明らかにするには応力集中係数が大きい試験片を用いることが肝要であることを示すことができた。数値解析では切り欠きモデルの応力集中係数を導き実験結果の解釈のための基礎データを得た。
|
