2023 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation and improvement of interfacial strength between fiber and matrix under impact loading
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21K03779
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
小武内 清貴 同志社大学, 理工学部, 准教授 (30614367)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大窪 和也 同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 破壊じん性 / 界面強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，一方向炭素繊維／エポキシ樹脂系複合材料の層間破壊じん性について調査を行い，複合材料の層間破壊じん性に及ぼすサブミクロンガラス繊維添加の効果を検証した．その結果，サブミクロンガラス繊維の添加による母材エポキシ樹脂の改質によって，静的荷重下におけるModeIおよびII，動的荷重下におけるModeI層間破壊じん性の向上が確認できた．このことより，昨年度までに調査した落錘衝撃試験におけるエネルギ吸収能が負荷衝撃エネルギの増加に伴って向上するメカニズムを定性的に説明できることが分かった．つまり，高衝撃エネルギ条件下において，複合材料の面外変形の増加に伴い，内部に発生した微細き裂が進展する際のエネルギ解放が大きくなり，衝撃エネルギ吸収能が増加したと考えられる．また，高衝撃エネルギ条件下において，試験片の面外変形の増加に伴い，き裂先端でのき裂モードがModeIIからModeI＋ModeIIの混合モードに変化することにより，高衝撃エネルギ条件下でのエネルギ吸収能が向上したと考えられた．またナノインデンタを用いた繊維近傍での弾性率分布の調査を行い，サイジング処理の有無が繊維近傍の弾性率分布に及ぼす影響を調査した．その結果，静的条件においては，サイジング処理によって強化繊維間‐母材樹脂間で界面せん断力による荷重伝達が促進されることが確認された．一方，サイジング処理を除去した場合，強化繊維間‐母材樹脂間での界面せん断力による荷重伝達は抑制された．これらのこと，および昨年度までに行った強化繊維‐母材樹脂間の界面せん断強度調査の結果より，現行のサイジング処理の界面せん断力による荷重伝達能力が高ひずみ速度下において低下している可能性が確認された．
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