2012 Fiscal Year Research-status Report
次世代熱アクティブ複合材料の破壊・疲労挙動解明と高性能・長寿命化
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23760083
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
竹田 智 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70451531)
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| Keywords | 複合材料力学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 熱アクティブ複合材料 / カーボンナノチューブ / 高分子材料 / 破壊・変形・疲労 / インテリジェント構造材料システム |
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| Research Abstract |
本研究は，次世代熱アクティブ複合材料（熱による構成材料特性変化を利用して変形挙動を制御）を取り上げ，破壊・疲労挙動を数値シミュレーション・実験両面から解明・制御して，高性能・長寿命化を図ることを目的としている．本年度は，昨年度の理論的・実験的検討結果を踏まえ，解析モデルの妥当性及び試験方法を詳細に検討し，問題点をまとめて，新たな数値シミュレーション・実験を実施した．得られた成果を要約すると以下の通りである．
1. 形状記憶ポリマー層の上下両面に織物炭素繊維強化プラスチック（CFRP）層を積層した織物CFRP/形状記憶ポリマー/織物CFRP積層片持ちはりを取り上げ，先端集中荷重による曲げ試験及び三次元有限要素解析を行い，曲げ挙動の温度依存性を解明・考察した．曲げ試験は，通電加熱を利用し，織物CFRP・形状記憶ポリマー層の温度を制御して行った．また，形状記憶ポリマーの物性値温度依存性を考慮して三次元有限要素解析を行い，織物CFRP/形状記憶ポリマー/織物CFRP積層はりの曲げ剛性を求めて，実験結果に理論的検討を加えた．
2. (1) 織物CFRP/形状記憶ポリマー/織物CFRP積層はりの3点曲げ試験を行って，曲げ剛性及び破壊荷重を評価した．また，試験片表面観察を行い，破壊形態について考察中である．さらに，三次元有限要素解析を行い，曲げ剛性及び内部応力を求めて，実験結果に理論的検討を加えている．(2) 織物CFRP/形状記憶ポリマー/織物CFRP積層はりの高性能・長寿命化を目指し，3点曲げ破壊・疲労挙動に関する基礎的研究を進めている．また，ポリマーへのカーボンナノチューブ分散による破壊・疲労検知機能付与についても基礎的検討を行っている．
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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
次世代熱アクティブ複合材料の破壊・変形挙動に関する理論的・実験的研究を行い，順調に成果を挙げている．また，熱アクティブ複合材料の疲労挙動に関する基礎的研究も進めている．さらに，ポリマーへのカーボンナノチューブ分散による破壊・疲労検知機能付与についても基礎的検討を行っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究成果を踏まえ，解析モデル・試験方法を詳細に検討し，次世代熱アクティブ複合材料の破壊・疲労挙動に関する理論的・実験的研究を推進する予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は，今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり，平成25年度請求額とあわせ，平成25年度の研究遂行に使用する予定である．
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