2018 Fiscal Year Annual Research Report
Advancement in Manufacturing and Design of Composite Structures Based on Fiber Orientation Control Using Computer Simulations
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16K06885
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西川 雅章 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60512085)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北條 正樹 京都大学, 工学研究科, 教授 (70252492)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 計算機シミュレーション / 繊維配向制御 / 賦形プロセス / 破壊解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素繊維複合材料（CFRP）は，大型で複雑形状の構造を一体成形できるという特徴を有しており，従来の材料特性と構造形状の設計のみならず，製造プロセスと設計の最適化が求められている．本研究では，構造製造時の賦形プロセスに依存して変化する繊維配向の予測法と，製作された局所繊維配向に対して強度予測を行う手法を確立し，繊維配向の最適化による構造強度向上への寄与を目的に研究を遂行し，以下の成果を得た．
1. 前年度までに検討してきた賦形プロセスに関連する材料評価手法を熱可塑性中間基材へ応用するための基礎を確立することを目的として，引抜き試験とせん断試験による基礎的な試験評価法と解析手法を構築した．高温環境下での試験により中間基材の摩擦特性を評価することが可能となった．また，実験結果を基に，中間基材間の摩擦係数を同定し，基材スケールの動的有限要素解析モデルに代入することで，引抜き試験結果を再現することが可能となった．これを応用すれば，中間基材を用いた賦形プロセスのシミュレーションが可能となると考えられ，製造プロセスにおける繊維配向予測の目的に利用可能となる評価手法の構築について一定の成果を得た．
2. 賦形プロセスによる繊維配向変化の予測結果を反映して，前年度までに構築した破壊解析法（peridynamics解析法）により破壊形態を予測する統合型シミュレーション手法の構築を実施した．解析の妥当性や精度検証には課題が残っているものの，材料内部の繊維配向とそれに依存した構造強度との関係を最適化するために重要と考えられる，製造プロセスにおける繊維配向予測と強度評価までを連携した解析手法の構築にあたって一定の成果を得ることができた．
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Research Products
(7 results)
