2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research on occurrence of negative Poisson's ratios of CFRP laminates and its verification and application
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16K05966
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
松田 哲也 筑波大学, システム情報系, 准教授 (90345926)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 複合材料 / CFRP / ポアソン比 / 非弾性 / マルチスケール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，非弾性領域におけるCFRP積層板の負のポアソン比を高精度3次元ディジタル計測により直接的に測定し，負のポアソン比の発現・増大が起こることを実証するとともに，その解析手法を確立することで，複合材料のポアソン比に関する先駆的な成果を上げるとともに，複合材構造の高精度設計に資することを目的としている．
上記目的を達成するため，本年度においてはまず，+-45°および+-60°アングルプライCFRP（炭素繊維/エポキシ）積層板の積層方向ポアソン比，ならびに積層板の変形に伴う積層方向ポアソン比の変化を3次元ディジタル画像計測装置により計測した．その結果，積層方向ポアソン比は，+-45°においては0付近の小さな値となり，+-60°においては0.4程度の正の値となること，およびそれらの値は積層板の非弾性変形が進行してもほとんど変化しないことを明らかにした．これらは，+-22.5°および+-30°アングルプライCFRP積層板が負の積層方向ポアソン比を発現し，それが積層板の非弾性変形の進行に伴い増大するという昨年度観測された結果と対照的であり，積層方向ポアソン比の顕著な積層構成依存性を実測することに成功した．さらに，研究代表者が開発した均質化法に基づくマルチスケール解析手法により，実測したアングルプライCFRP積層板のポアソン比およびその積層構成依存性を定量的に再現できることを示した．
つづいて，実測したアングルプライCFRP積層板の負のポアソン比を含むマクロ挙動を表現可能な非弾性マクロ構成モデルを構築するとともに，得られた構成モデルを汎用有限要素解析ソフトウェアLS-DYNAにユーザーサブルーチンを用いて組み込むことに成功した．さらに，上記ソフトウェアを用いて，CFRP製ボルト止め継手の変形解析を実施し，その有用性を検証した．
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