2018 Fiscal Year Annual Research Report
Joint-forming method of thermoplastic CFRP for large-size structure
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16K06006
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
立野 大地 金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (30714159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米山 猛 金沢大学, 機械工学系, 教授 (30175020)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 熱可塑性CFRP / 接合 / プレス成形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は熱可塑性CFRPを対象として高い継手効率を持つ接合構造を解明し，これを利用して部品を連結することで長尺閉断面ビームなどを成形する手法を確立することを目的としている．最終年度は以下の2つの課題に取組んだ．
１．閉断面ビームの長手方向の連結
前年度に製作した閉断面ビーム2本を長手方向に連結することを試み，プレスを用いて部分加熱圧着することで長尺閉断面ビーム（長さ452mm，高さ106mm，幅106mm，板厚3mm）を製作することができた．本研究で発案した接合成形法により，長尺閉断面部材をプレスで成形できることを示した．熱可塑性CFRPの接合では溶融部を加圧しながら冷やすことが高い強度を得る上で重要であるが，本研究で設計製作した金型は，油圧を用いた内圧装置とプレスのスライドに取り付ける外圧装置からなり，それぞれに加熱加圧冷却機能を統合したものとし，接合部の両面から加熱加圧冷却を1工程で完結する構造とした．本研究では2本のビームを連結したが，内圧装置はプレスのスライドとは独立して閉断面ビームの内部に設置できるので，より多くのビームの連結にも対応することができる．
２．繊維の座屈を防ぐ方法の解明
前年度明らかになった強度上の問題は，部分加熱圧着では加熱領域(接合しようとする領域)と非加熱領域との境界で引張破断し，その強度が周囲より低いことであった．破断部は繊維が座屈しており，これは溶融樹脂が接合時の圧力で押し出され，固体状態の樹脂にぶつかるためと考えた．そこで加熱領域の周囲の温度条件と加圧条件の効果を検証したが，強度の改善は限定的であった．この問題の解明にはより広範囲の要因探索や詳細な組織観察など引き続きの調査が求められる．
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