2021 Fiscal Year Research-status Report
Simulation of impregnation of CFRP with curved fiber orientation and establishment of fiber orientation analysis method
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20K04166
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
小山 昌志 明星大学, 理工学部, 准教授 (00453829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 浩司 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部多摩テクノプラザ複合素材技術グループ, 副主任研究員 (20560163)
窪寺 健吾 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 事業化支援本部多摩テクノプラザ複合素材技術グループ, 主任研究員 (40463004)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | CFRP / 製織技術 / 樹脂流動解析 / フライホイール / VaRTM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
３次元炭素繊維強化プラスチック製フライホイールの繊維配向において、発生応力を考慮しｒ方向繊維に湾曲部を有した配向を提案しており、その成形の実現において、成形時の樹脂の流動時の繊維の乱れが確認されており、その要因について含浸シミュレーションによる検討を実施した。本年度は、昨年度に引き続き、一方向繊維基材に対する樹脂の流動の観察から得られた浸透率を用いた樹脂流動解析において、実験と解析が概ね一致することを確認し、さらにその知見を元に円形に繊維配向させた繊維織物に対する含浸観察を実施し、その中で繊維織物の状態の違いによる含浸性の差異を課題として明らかにした。また、含浸時に繊維乱れの要因として、樹脂流動時のせん断力、樹脂の流動圧力に着目し、有限要素法解析により、樹脂流動圧力が繊維乱れの主要因であることを明らかにした。
これにより、繊維乱れの抑制可能な樹脂流動方法の指針が経ち、次年度、この結果を基に試作を行い、試作品の機械特性評価を予定している。
また、湾曲部を持つ製織技術の検討として、昨年度に検討を行った製織機器の繊維湾曲具の改良を行い、試作を行った。湾曲部を有する炭素繊維織物の評価については来年度の課題とした。
本研究の成果において、基礎的な樹脂流動試験により得られたパラメータである含浸率を適用した流動解析の算出結果と実験の比較による解析の妥当性について、および、その解析を複数の繊維配向に適用した結果を国内の学会にて3件報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
樹脂含浸シミュレーションに関しては、基礎的な繊維配向に対する含浸において、実験と解析の結果の一致を確認したところから、実験から得らえるパラメータの特定が可能となり、円板型CFRPに適した樹脂含浸の条件を決定する指針を確立したといえる。また、繊維乱れの要因も明らかにしたため、繊維乱れを抑制した成形体の成形を可能とすることができると考えられる。一方で、試作品の完了が未完であることから、本年度予定をしていた赤外線サーモグラフィを用いた、繊維配向性の含浸挙動の確認は行えておらず、その点に関してはわずかな遅れが生じているため、次年度へ実施計画を変更した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策としては、当初の計画通り、現在までに得られた成果を基に、いくつかの繊維配向条件および成形条件で作製した試験体に対して、繊維配向性（繊維乱れ等）の確認を実施するとともに、本年度で未実施の赤外線サーモグラフィを用いた樹脂含浸の定量化に向けた基礎検討を行い、その結果をもとに解析との比較検証を実施する。また、リングバースト試験等の機械特性評価を行うことで、成形体の繊維配向状態および樹脂含浸状態が材料設計時に想定した機械特性に対して与える影響を評価することで、成形における課題を明らかにするとともに、解析へのフィードバックを行い、含浸シミュレーション技術の精度向上に努める。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、想定していた学会発表等における旅費の使用を令和３年度から令和４年度へ後ろ倒しにしたことに加え、実験的な部分で未実施の項目があり、その部分での使用を後ろ倒しにしたことが理由だと考えている。
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Research Products
(3 results)
