2010 Fiscal Year Annual Research Report
非相似形等寿命線図に基づく疲労寿命予測法の検証と影響因子に関する基礎研究
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20360050
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
河井 昌道 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (90169673)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 哲也 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 講師 (90345926)
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| Keywords | 複合材料 / 疲労 / 等寿命線図 / 非相似形等寿命線図 / 応力比 / 温度依存性 / トランスバース疲労 |
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| Research Abstract |
1.積層方向の高温疲労荷重がドライ材の等寿命線図に及ぼす影響の解明:積層方向に対応する疲労試験を高温条件下の異なる応力比について実施し、高温下の積層方向疲労挙動に及ぼす応力比の影響を調べた。また、前年度に取得した室温の積層方向疲労挙動と比較することによって、積層方向の疲労挙動および応力比の影響を図示した等寿命線図に及ぼす試験温度の影響を評価した。この結果、以下の成果が得られた。(1)高温においても疲労強度(寿命)は応力比に大きく依存する。(2)疲労強度の応力比依存性および対応する等寿命線図の形状は室温において観察された結果と高い類似性を示す。(3)室温の積層方向疲労挙動に基づいて提案された修正非相似形等寿命線図(4領域形の非相似形等寿命線図)(前年度の成果)は高温における積層方向疲労挙動に適用できる。上記(3)を用いれば、温度に拘わらず、CFRP積層板の構成要素であるプライの疲労寿命を任意の疲労荷重に対して予測することができる。この成果はCFRP積層板の一般的な疲労寿命予測法を開発・整備するための基礎を与える。
2.切欠きがドライ材の等寿命線図に及ぼす影響の解明:平織CFRP積層板のドライ条件下における主軸疲労強度の切欠き(円孔)寸法効果と応力比依存性を実験によって調べた。得られたS-N関係に基づいて切欠き材の等寿命線図を同定し、試験条温度の違いによる影響を評価した。また、応力比依存性を考慮した切欠きモデルを開発し、その適用性を検討した。この結果、以下の成果が得られた。(1)引張荷重の影響が大きい応力比の場合、切欠き材のS-N関係は平滑材のそれに急速に近づく傾向を示す。(2)圧縮荷重の影響が大きい応力比の場合、切欠き材のS-N関係は平滑材のそれから低強度側に一定量のずれを呈する。(3)室温および高温のいずれの条件においても、上記(1)、(2)の特徴が認められる。(4)観察された切欠き材の疲労挙動の応力比依存性に基づいて定式化した切欠き疲労モデルは精度の高い予測を与える。これらの成果は、切欠きを有するCFRP実構造要素の効率的で精度の高い疲労寿命解析法の構築に大きく寄与する。
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[Journal Article] Anisomorphic Constant Life Diagram Approach Taking Account of the Temperature Dependence of Fatigue of CFRP Laminates2010
Author(s)
Yoshimura, R., Kawai, M., Matsuda, Y.
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Journal Title
Proceedings of the Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials (ACCM-7), November 15-18, 2010, Taipei, Taiwan, CDROM
Volume: CDROM
Peer Reviewed
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[Journal Article] Constant fatigue life diagrams for a woven CFRP laminate at room and high temperatures2010
Author(s)
Kawai, M., Matsuda, Y, Yoshimura, R., Hoshi, H., Iwahori, Y.
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Journal Title
Proceedings of the Fifth International Conference on Fatigue of Composites (ICFC-5), Nanjing, China, October 16-19, 2010, pp.25-43
Pages: 25-44
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effect of Water Uptake on the Fatigue Behavior of a Quasi.Isotropic Woven Fabric Carbon/Epoxy Laminate at Different Stress Ratios2010
Author(s)
Kawai, M., Yagihashi, Y., Hoshi, H., Iwahori, Y.
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Journal Title
Proceedings of the Fifth International Conference on Fatigue of Composites(ICFC-5), Nanjing, China, October 16-19, 2010, pp.92-109
Pages: 92-110
Peer Reviewed
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