2021 Fiscal Year Annual Research Report
CFRPマルチマテリアル接着・溶着構造の破壊伸展特性の解明
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19H02345
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
吉村 彰記 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20462898)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 圭太 名古屋大学, ナショナルコンポジットセンター, 准教授 (00760935)
荒井 政大 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30260532)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 炭素繊維強化複合材料 / 接着構造 / 破壊靭性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，CFRP/CFRP間およびCFRP/金属材料間の接着・溶着接合に対して詳細な破壊プロセスを学術的に解明し，これを用いたCFRPマルチマテリアル構造の設計技術の実現を目指して実施した．
2021年度には，CFRP/CFRP接着接合を主な対象とし，混合モード試験(MMB試験)を多数実施し，破壊モードの変化(き裂偏向)を詳細に観察した．これらのき裂偏向は三種類に分類することが可能であり，2020年度までにこのうちの2種類の原因を特定できていた．2021年度は3つめのき裂偏向の原因を，実験・解析の双方を用いて検討し，明らかにした．
3つめのタイプのき裂偏向は，純粋モードI，純粋モードIIでは発生せず，混合モード下の，モードI成分の割合が多いときのみに発生する．
この原因について接着部破壊のその場観察，ひずみ解析と，有限要素解析によって分析した結果，このき裂偏向は①試験片内部において主き裂に先行する位置で界面はく離が発生し，②き裂経路が屈曲した主き裂が界面はく離に合流する，という2つの段階によって構成されることがわかった．純粋モードI荷重がかかった際には，変形が対称であり，①主き裂の経路の屈曲が発生せず，この偏向を起こさなかった．また，純粋モードIIや混合モードでモードII成分が大きいときには，界面引張応力が小さく，②界面はく離が発生しなかった．このため主き裂が屈曲しても，界面はく離と合流できず，き裂偏向が発生しなかった．
このき裂偏向はCFRP/金属間接着，溶着においても同じ原因で生じ，接合強度を大きく下げる原因になる．本研究では，このき裂偏向が2つの段階で構成されることが明らかにした．これより，き裂偏向を防ぐためにはこの2つの段階のどちらかを妨げれば良いことがわかる．これは今後，CFRPの接着・溶着接合を改善し，信頼性を向上させるためには重要な発見であると考えている．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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