2004 Fiscal Year Annual Research Report
炭素繊維強化プラスチックの長期寿命予測のための加速評価法の開発
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16560083
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮野 靖 金沢工業大学, 工学部, 教授 (80113033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金原 勲 金沢工業大学, 工学部, 教授 (50011101)
中田 政之 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (00247438)
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| Keywords | 炭素繊維強化プラスチック / 寿命予測 / 加速試験 / 破壊機構 / 時間-温度換算則 / 引張強度 / 圧縮強度 |
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| Research Abstract |
時間の経過や温度の上昇によって敏感に強度が低下するCFRPの長期寿命を予測する最大の武器は、温度の上昇によって時間を圧縮させることで同じ現象を実現できるとした時間-温度等価性(換算則)が強度に対して成立することである。この法則が熱硬化性樹脂の破壊挙動のみならずこの樹脂をマトリックスとしたCFRPの破壊挙動にまで拡張できるとし、これを基盤として我々の長期寿命予測のための加速評価法は構築された。多くの実験的評価は、PAN系炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせからなるCFRPについて、我々の長期寿命予測のための加速評価法が適用可能であることを見出している。しかし、これらの実験事実は加速評価法の信頼性を高めるものではあっても、なぜマトリックス樹脂の変形挙動に成立する時間-温度換算則がCFRPのこれらの強度に成立するかの疑問に応えるものではない。提案している加速評価法の工業界における普遍的な利用を目指すならば、破壊機構の観点からこの疑問に応えることが必須となってきている。
取り上げたCFRPはPAN系炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせからなる一方向強化CFRP積層板である。もっとも基本的な負荷方向である繊維方向の引張と圧縮の静的強度に的を絞り、時間および温度依存性について破壊機構の観点から検討した。その結果、これらの破壊機構の力学モデルの構築に成功し、各方向の静的強度にマトリックス樹脂に成立するものと同じ時間-温度換算則が成立することが理論的に確認された。
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