2021 Fiscal Year Research-status Report
高輝度放射光による短繊維GFRPのひずみ・結晶化度測定と疲労寿命評価手法の確立
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21K03778
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
清水 憲一 名城大学, 理工学部, 教授 (50294434)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 短繊維GFRP / アニーリング / X線応力測定 / 高輝度放射光 / 繊維方向 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリフェニレンサルファイド（PPS）のガラス短繊維を充填して射出成形で作製したGFRP および PPS樹脂単体に対して，引張負荷を与えながら 高輝度放射光によるX 線測定を行い，PPS相の応力に基づいて，短繊維複合材料の破壊メカニズムを考察した．また，423K-1時間のアニーリングによる機械的特性の変化についても検討した．
その結果，アニーリングによって，PPSの引張強さが向上した．これに伴って，GFRPについても，繊維が負荷方向に配向した0°材，直交方向に配向した90°材いずれの場合も，アニーリングを行った試験片の方が高い引張強さを示した．0°材では，ヤング率についてもアニーリングを行った試験片の方が高い値を示した．
透過法によるX線回折測定より得られたsin2ψ 線図から，GFRPのPPS相の応力を求めることができた．PPS相応力は破断直前まで負荷応力に対してほぼ比例的に増加した．このとき，負荷方向に繊維が配向している場合には，PPS相が分担する応力が低下した．また，アニーリングを行った試験片の方が，負荷応力に対して PPS相が分担する応力が高くなった．
GFRPが破壊したときのPPS 相応力を予測した結果，PPS単体の引張強さより低い応力で破壊することがわか った．また，0°材と90°材では，破壊時のPPS 相応力は近い値を示した．これらのことから GFRPでは，繊維方向によらず破壊メカニズムは同じであり，繊維と樹脂のはく離によって破壊が生じると予想される．
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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
PPS樹脂にアニーリングを行うことによって，引張強さが向上するなど機械的特性が変化することが確認できた．またPPS樹脂を母材とする短繊維GFRPでは，PPS樹脂単体の場合よりも，アニーリングによる機械的特性の向上が顕著であり，アニーリングの有効性を示すことが出来た．また，引張負荷過程中のPPS相応力を，高輝度放射光によるX線回折実験で測定し，短繊維複合材料の引張強さが，母相であるPPS相の破壊挙動に支配されることを明らかにできた．
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| Strategy for Future Research Activity |
短繊維GFRPの静的破壊は，母相の樹脂の破壊挙動に支配されることが分かったので，今後は，繰返し荷重を負荷した試験片について高輝度放射光によるX線回折実験を行い，疲労による短繊維GFRPの破壊挙動メカニズムを解明する．また，X線回折プロファイルから，PPS樹脂の結晶化度を定量的に評価し，疲労過程における結晶化度の変化を調べる予定である．
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| Causes of Carryover |
2021年度は3年の研究計画の初年度であり，
（１）当初，予定していた測定装置などの備品が購入出来たこと
（２）残額が\4,400と少額であること
から，2年目以降の消耗品購入に使用する予定である．
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