2006 Fiscal Year Annual Research Report
圧電センサによる航空機CFRP構造の衝撃損傷モニタリングの研究
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17360404
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福永 久雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50134664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
胡 寧 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60250685)
岡部 朋永 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50344164)
亀山 正樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30302178)
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| Keywords | CFRP / 損傷同定 / 衝撃損傷 / モニタリング / 航空機構造 / 残留強度 / 荷重同定 / 損傷予測 |
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| Research Abstract |
本研究では、将来の航空機CFRP構造の信頼性・安全性の一層の向上を図るため、ひずみセンサを構造内に組み込んだ知的複合材構造について、運航中に衝撃荷重を自動的・実時間でモニターし、その衝撃荷重情報からCFRP構造の損傷状態と残留強度を予測する解析評価技術を確立することを目的としている。本年度得られた主要な成果は以下の通りである。
1.解析モデルを必要としない実験的衝撃荷重同定法を構築した。本実験的衝撃荷重同定法では、荷重-ひずみ関係間の変換マトリックスを実験的に求め、この関係を用いて衝撃荷重位置・履歴の同定を行った。本手法をCFRP補強パネル、および、落錘衝撃下のCFRP積層板に適用して、高精度の衝撃荷重位置・履歴同定が可能であることを明らかにした。
2.低速衝撃荷重を受けるCFRP積層板について、コヒーシブモデルに基づく損傷進展解析法を提案し、落錘衝撃下のCFRP積層板の層間はく離・マトリックスき裂・繊維破断等の損傷を伴う損傷進展挙動を高精度に予測することが可能となった。また、昨年度に続いて、SACMA法に基づく落錘衝撃試験を行い、衝撃エネルギと最大荷重の関係、衝撃エネルギと損傷の関係を実験的に求め、解析結果とよく一致することを示した。
3.スペクトル法に基づくCFRP積層はりのラム波伝播特性解析を行い、擬似はく離を有するCFRP積層はりの実験との比較を行った。解析結果と実験結果は良い一致を示し、ラム波は主にはく離領域の後端部で反射していることを明らかにするとともに、ラム波特性よりはく離位置をかなりの精度で同定できることを明らかにした。
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