Interface property identification based on in-situ observation and multiscale damage analysis of CFRP

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14606
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Goto Keita 名古屋大学, ナショナルコンポジットセンター, 准教授 (00760935)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 複合材料 / CFRP / 非弾性特性 / 界面特性 / その場観察

Outline of Final Research Achievements

In this study, carbon fiber/matrix interface property of carbon fiber-reinforced plastics was evaluated. Initiation and propagation of interface damage were observed by an in-situ observation during a tensile test, and strain distribution was measured by a digital image correlation method. Then, interface strength was identified using a multiscale analysis with a cohesive model. An analysis of CFRP with the identified parameters was performed and the validity of the method was confirmed.

Free Research Field

材料力学，計算力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

炭素繊維／マトリクス界面損傷はCFRPに発生する最初期の損傷であり，これを起点としてトランスバースクラックや層間はく離が誘発されることから，その特性を詳細に把握することが重要となっている．本研究では界面損傷の発生・進展を観察し，数値解析によって特性の同定を試みた．このように，界面損傷の有無やその際の応力／ひずみ分布を直接計測した例は少なく，本研究の学術的意義である．また，界面特性を把握することはCFRPの特性向上にも繋がることから，社会的意義も大きいと考える．