2022 Fiscal Year Research-status Report
Characterization of drilling damage behavior of CFRP toughened with interlayers using FBG sensing and electric impedance method
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21K03751
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
黄木 景二 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70281194)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | CFRP / 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 |
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| 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。
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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
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。
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| 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。
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