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2022 Fiscal Year Research-status Report

Characterization of drilling damage behavior of CFRP toughened with interlayers using FBG sensing and electric impedance method

Research Project

Project/Area Number 21K03751
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

黄木 景二  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70281194)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
KeywordsCFRP / 層間はく離 / 穿孔加工 / 電気インピーダンス / FBGセンサ / 層間強化
Outline of Annual Research Achievements

汎用グレード擬似等方性CFRP積層板内部にFBGセンサを埋め込むとともに,表面に電極を取り付け,穿孔加工中の内部ひずみおよび電気インピーダンス変化から,ダイアモンドコーディングしたドリル刃出口付近の層間はく離(push-out delamination; POD)が発生するタイミングを検知し,POD発生時の臨界ストラス力を推定することを試みた.
令和3年度までに,治具の製作,実験システムの構築,スラスト力校正のための押し込み試験,加工条件(送り速度と回転数)とデラミネーションファクタ(PODの大きさ)の関係を明らかにした。予備的な穿孔実験では,デラミネーションファクタが大きい場合について,電気インピーダンス(大きさと位相角の両方)の変化から,PODの発生・進展の様子とPOD発生時の臨界スラスト力を同定できたが,デラミネーションファクタが小さい場合は電気インピーダンスの信号からのPOD同定が困難であった。
そこで,令和4年度は出口側の小さなPODを検知するために,電極形状を円電極に変更したところ,小さいPODでも敏感に検知することが可能になった。また信号処理として,電気インピーダンス変化率の微分によってPODの発生・進展によるインピーダンスの微細な変化を捉えることができた。一方,PODが大きい場合と異なり,PODが小さい場合,位相角の変化はほとんど現れないことが分かった。
以上の成果について,令和4年度内に,4件の学会発表(うち2件は国際学会)を行った。また本研究に関連してせん断加工に関する研究論文1報を邦文雑誌で発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

汎用グレードのCFRP積層板について電気インピーダンス法とFBGセンサを併用して穿孔中の加工損傷(POD)発生タイミングを検知することができた。今後,航空機グレード(層間強化タイプ)CFRPでも検証できれば当初の目的が達成できる。

Strategy for Future Research Activity

加工損傷(POD)以外のインピーダンス変化の要因として,①変形,②切削(材料除去)がある。そこで今後,①,②によるインピーダンス変化量を定量的に測定し,航空機グレード(層間強化タイプ)CFRP積層板で手法の有効性を検証する。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] パンチおよびドリル穿孔を有するCFRP積層板の有孔圧縮強度および破壊形態2023

    • Author(s)
      128.松田伸也,村松星彦,矢代茂樹,黄木景二
    • Journal Title

      日本複合材料学会誌

      Volume: 49 Pages: 48-56

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] CFRP 積層板の穿孔過程におけるひずみ・損傷モニタリング2022

    • Author(s)
      黄木景二,劉 夢晨,堤三佳
    • Organizer
      日本材料学会四国支部第19回学術講演会
  • [Presentation] 電気インピーダンスによるCFRP積層板の穿孔損傷モニタリング2022

    • Author(s)
      黄木景二,劉 夢晨,堤三佳
    • Organizer
      日本材料学会第71期学術講演会
  • [Presentation] Monitoring Hole-Drilling Damage in a CFRP Laminate by an Electrical Method2022

    • Author(s)
      Keiji Ogi, Mitsuyoshi Tsutsumi, Koichi Mizukami
    • Organizer
      The 6th International Conference on Materials and Reliability
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Damage Accumulation Process and Electrical Impedance Response during the Punch Shear Machining of CFRP Laminates2022

    • Author(s)
      Shinya Matsuda, Yuya Fujimoto, Keiji Ogi
    • Organizer
      The 6th International Conference on Materials and Reliability
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 愛媛大学 材料力学研究室

    • URL

      https://www.me.ehime-u.ac.jp/labo/kikaisei/zairiki/Top_page.html

URL: 

Published: 2023-12-25  

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