2019 Fiscal Year Annual Research Report
Multiscale modeling and damage simulation of CFRP aerospace structure including microscopic imperfection
| Project/Area Number |
16K18310
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
吉村 彰記 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20462898)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 炭素繊維複合材料 / 複合材料 / 有限要素解析 / 材料欠陥 / 損傷解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，炭素繊維強化プラスティック(CFRP)内に発生する微小欠陥の影響を含んだマルチスケール損傷シミュレーション技術の開発を実施している。本研究では，実験的アプローチと解析アプローチの両面から当該の課題に取り組んだ。
最終年度は，主に解析的側面から研究を実施した。最終年度には，前年度までに開発していた，摂動法を用いた繊維うねりの解析手法について，大きな改善を施した。前年度までに開発した手法では，CFRP中の炭素繊維うねりを繊維配置の一次の摂動であると仮定していた。繊維配置のずれによるひずみ・応力の変化を，微分の連鎖則を用いて解析に導入し，これを摂動法を用いて解析する手法を取っていた。これにより，繊維のうねりの影響を，繊維のうねりを陽的にモデル化しない有限要素モデル，すなわち，理想的な繊維配置を模擬した有限要素モデルを用いて解析することができていた。しかし，繊維うねりを繊維配置の一次の摂動とした手法では，うねりが大きくなるにしたがい応力解析の精度が下がることが明らかになっていた。
最終年度は，この手法を改良し，繊維うねりを繊維配置の二次の摂動であると仮定した。当該の解析手法を従来型の有限要素解析と比較・検証した結果，昨年度までの一次の摂動とした場合と比べ，大きな精度向上を達成できていることがわかった。
以上により，本研究では，前年度までに研究してきた成果と併せ，CFRP中の炭素繊維うねりを実験的に計測，数値化し，それを元に材料特性への影響を解析する一連の手法を開発することに成功した。
|
