2021 Fiscal Year Annual Research Report
Numerical study on the composite microstructure for the improvement of fracture properties
| Project/Area Number |
18K13921
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
樋口 諒 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (00815946)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 炭素繊維強化プラスチック / 計算機援用設計 / 均質化法 / 拡張有限要素法 / 異形炭素繊維 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、様々な微視構造（繊維の断面形状、直径、配置のばらつき）を有する炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の巨視的な弾性・破壊特性を包括的に調査可能な数値解析手法開発に取り組んでいる。具体的には、拡張有限要素法(XFEM)、均質化法、モンテカルロ法を組み合わせた独自の微視構造解析ツールを開発している。提案ツールの特徴はXFEMを導入することで微視構造をメッシュと独立にモデル化可能となり、従来手法では実現困難であった、膨大な微視構造候補に対する網羅的な数値解析的調査が可能となる点である。
令和三年度（平成33年度）においては、これまでに開発した弾塑性・強度特性評価手法について、これまでとは異なる荷重条件（繊維方向圧縮荷重条件），材料挙動（動的問題，長期寿命特性），材料種（熱可塑性CFRP，3Dプリント材，メタマテリアル）への適用を実施し、提案手法の更なる機能拡張、妥当性検証を実施した。提案手法はこれら適用例の全てで十分な予測精度を有することが確認されおり、本事業手の開発手法が幅広い工学問題へ適用可能であることが示された。また、これらの取り組みを通じ、実際の複合材料微視構造を画像ベースでのモデル化と、人工的に生成する周期配列を組み合わせた新たな周期ユニットセルの構築手法を開発した。これにより、実際の微視構造を反映させつつ、周期性を担保することが可能となった。
該当研究の成果は国際誌6報に掲載済である他、今後も3報を国際誌へ投稿予定である。
|
Research Products
(14 results)
