Simulation of impregnation of CFRP with curved fiber orientation and establishment of fiber orientation analysis method

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04166
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Meisei University
• Principal Investigator: Koyama Masashi 明星大学, 理工学部, 准教授 (00453829)
• 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, 技術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, 技術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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: CFRP / 樹脂含浸 / 含浸シミュレーション / 成形技術

Outline of Final Research Achievements

In this research, a weaving technology with an arbitrary fiber curved part by experimentally verifying the design of the structure considering the curved orientation and the molding method was established. Moreover, in order to establish a simulation method for resin impregnation, which is important for molding, fabrics with fiber orientation in multiple directions was investigated. As a result, the possibility to simulate the actual impregnation behavior was shown by using the impregnation parameter as the impregnation rate that takes into account the fiber orientation at each location in the analytical model. In addition, the validity of impregnation by simulation was demonstrated by clarifying the confirmation of the disturbance of fiber orientation during impregnation from the viewpoint of mechanical properties and thermal conductivity properties.

Free Research Field

複合材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究から得られた結果より、学術的な意義としては、各所により繊維配向性の異なる繊維強化複合材料に対する含浸シミュレーションのパラメータに関する設定指針が明確になったといえる。また、複雑な構造、繊維配向を有するCFRPの成形時における最適な繊維配向性を考慮した製織技術の基礎および成形時において繊維配向を考慮した含浸方法の指針確立が可能となり、従来の成形技術では実現が困難と考えられていた構造体へのCFRP適用の可能性が拡大し社会的に大きな意義を有することが示された。