2005 Fiscal Year Annual Research Report
複合材料構造の損傷による最終強度劣化と損傷解析手法の開発
| Project/Area Number |
17560080
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | Sophia University |
|---|
Principal Investigator |
末益 博志 上智大学, 理工学部, 教授 (20134661)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長嶋 利夫 上智大学, 理工学部, 助教授 (10338436)
郷津 勝久 上智大学, 理工学部, 助手 (40178439)
間島 理 上智大学, 理工学部, 助手 (90053678)
|
|---|
| Keywords | 複合材料 / 損傷 / 数値解析 / 破壊力学 |
|---|
| Research Abstract |
繊維強化複合材料は、層間剥離やマトリックスクラックと言った二次的な損傷がときに連成して思わぬ強度低下を引き起こす。したがって初期損傷を設計でどのように取り扱うかはいまだ複合材料構造設計での最重要問題である。この問題を明らかにするためには、実際に起こる初期損傷の最終破壊にいたるメカニズムを知ることが重要となる。
本年度は、損傷解析手法に関しては、結合力モデルの損傷解析における問題点を明らかにするために
・要素内の積分点数の影響
・結合力要素とその近傍のみ自由度を上げることの効果
・結合力の結合力-相対変位関係と解の収束
に関して考察した。結合力要素内の積分の精度をあげることにより計算の収束が若干よくなることが分かった。また、クラック面内の節点数だけを増やすことにより全体の自由度を大きく節約できて計算効率を高めることが可能であることを見出したが、さらに損傷面だけの節点数を増やすだけでは不十分で損傷面と直角方向の自由度も重要であることが分かった。また、市販の有限要素プログラムを用いる場合、結合力の仮定と解の収束の間には、確とした関係は見られず、結合力と相対変位間の関係が滑らかであるモデルの方が、収束が滑らかとなる傾向がある程度である。収束と結合力の関係式の関係に関してはさらなる研究が必要であることが明らかになった。
自作の試験片に関して準静的な集中荷重を与える実験を行い、損傷を発生させ、損傷を観察した。荷重点付近では剥離がなくその周囲に剥離部が広がる傾向があることとトランスバースクラックを介して層上下の層間剥離が連なっていることが見出された。
|
