2019 Fiscal Year Research-status Report
データ同化を用いた複合材料の分子シミュレーションと現実系の乖離の解消
| Project/Area Number |
19K04077
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
松崎 亮介 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 准教授 (20452013)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 複合材料 / 分子シミュレーション / 硬化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では複合材料の分子シミュレーションと現実系の乖離の解明とその低減を目指し，(1)高分子系複合材料の分子シミュレーションと現実系の乖離要因とその影響を，定量的に明らかにする，(2) 分子シミュレーションにおける乖離の主要因となるパラメータと実験値を，データ同化を活用し融合することで，実験との乖離の少ないパラメータ同定法を構築することを目的として設定した．
初年度は乖離検討対象である炭素繊維表面と樹脂の界面の分子シミュレーションモデル化に関する検討を行った．特に，炭素繊維の存在が樹脂の硬化反応や引張強度に与える影響を分子レベルで評価するために，硬化反応・引張シミュレーションを実施した．
解析モデルとしては炭素繊維として積層グラフェンを用い，樹脂の隣に置くことで炭素繊維樹脂界面モデルを作成する．界面モデルに対して硬化反応を計算し，樹脂単体モデルの硬化反応計算結果と比べることで硬化反応におけるグラフェンの影響を調査する．また硬化反応計算後に引張計算を行うことで引張強度に関するグラフェンの影響を調査する．硬化反応・引張計算後のモデルを分割し，局所領域ごとの密度と硬化反応率を計算することで界面剥離による破壊における分子挙動を調査する．比較のためにグラフェンの代わりに銅と鉄を用いて同様のシミュレーションを実施した．
硬化反応計算の結果，樹脂の隣に異材を置くと樹脂の硬化反応率が低くなるが，樹脂内の分子を引きつける力が強い材料を樹脂の隣に置いた場合，樹脂の硬化反応率が回復することが示された．また引張計算の結果，樹脂の隣に置く相手材料の樹脂を引きつける力が大きくなると最大応力が小さくなることが示された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験と比較する上で重要になる詳細な樹脂と炭素繊維表面の分子シミュレーションモデル構築を進めており，おおむね順調に進展している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は熱硬化性樹脂に着目したが，あわせて熱可塑性樹脂複合材料の場合も検討を進める．
|
| Causes of Carryover |
今年度は学会参加旅費が発生しなかった．次年度，実験，解析のための消耗品費として使用する予定である．
|
Research Products
(1 results)
