2015 Fiscal Year Annual Research Report
航空機複合材構造のバードストライクに関する損傷モデリング
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25289306
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
矢代 茂樹 静岡大学, 工学部, 准教授 (00452681)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 複合材料・物性 / 航空宇宙工学 / 高速衝撃 / 解析・評価 / 粒子法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度に開発した，大変形を解析するための一般化座標系におけるSmoothed Particle Hydrodynamics (SPH)では，即時破壊モデルによって損傷判定を行ったため，CFRP積層板への柔軟体の高速衝撃において実験結果と異なる過剰な層間はく離が予測された。そこで，平成２７年度には，脆性的な損傷進展挙動を改善するべく，応力―ひずみ関係における軟化挙動と粒子のエネルギー吸収を表現するSmeared crack modelを提案SPHに実装した。
単軸引張荷重を受ける棒の中央面で損傷判定を行い，解析手法の妥当性を検証した。得られた応力―ひずみ関係は理論的に予測される双線形型の軟化挙動を示した。また，CFRP一方向積層板のモードI層間破壊靱性試験（DCB試験）に対応する解析を行った。得られたき裂長さ―開口変位関係は，き裂進展の初期段階を除いて実験結果とおおむね一致した。き裂進展の初期段階で観察されたき裂長さと合わなかったことは，解析モデルの初期条件が実験と異なることが原因である。以上より，提案SPHに導入したSmeared crack modelの妥当性を実証し，破壊靱性を考慮した損傷解析を可能とした。
本解析手法を用い，CFRPクロスプライ積層板に対する柔軟体高速衝撃解析を実施し，文献に報告されている実験結果と比較した。板厚方向にのみ粒子を多く配置することで試験片全体をモデル化し，繊維破断（即時破壊）と層間はく離（Smeared crack model）を判定した。予測した層間はく離などの損傷形態は報告されている実験結果とおおむね一致し，積層板の脆性的な損傷進展挙動は改善された。また，衝突速度を変えて解析を行い，損傷が発生する速度が実験結果と一致することを示した。以上より，新たなSPHによるバードストライク損傷解析の妥当性を実証した。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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