2014 Fiscal Year Annual Research Report
アブレータ用CFRPの高温環境下における欠陥の生成と変形
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25289311
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
八田 博志 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 専任教授 (90095638)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 哲哉 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10280554)
久保田 勇希 東京理科大学, 基礎工学部, 研究員 (30737044)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 構造・材料 / アブレータ / 欠陥 / 変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は不均一温度場の欠陥生成／熱変形メカニズムに関する以下の項目について検討した。
・表面加熱率に対する欠陥生成／熱変形の依存性
平成25年度は急速加熱場における欠陥生成／熱変形の要因の解明には至ったが、表面加熱率に対する欠陥生成／熱変形の依存性はデータ不足のため十分に検討出来なかった。そこで昨年度は表面加熱率を振り分けてアークプラズマ風洞試験を実施し、平成25年度に取得したデータと合わせて比較した。結果、表面加熱率が上昇するにつれて亀裂面積が上昇する傾向（加熱率が上昇するとより多くの層間剥離が生成する傾向）を得た。
・定常状態まで加熱した場合の欠陥生成／熱変形
平成25年度行ったアークプラズマ風洞試験において、熱電対で測定した材料内部の温度履歴を検討した際、加熱中の材料内部の温度状態が定常でない可能性が示唆された。よって、昨年度は長時間の加熱条件で試験を実施し、材料内部の温度状態を定常にした場合の欠陥生成／熱変形を観察した。
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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
昨年度までにアブレータの欠陥生成／熱変形のメカニズムの解明、また、加熱環境に対する欠陥生成／熱変形の依存性の解明を目標として研究に取り組んだ。アブレータの欠陥生成／熱変形の要因の解明に至り、加熱環境に対する欠陥生成／熱変形の依存性の解明に関しても、一部を除き、おおむね解明に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は平成25年度に検討しきれなかった上記の項目に関して、不均一温度場におけるアークプラズマ風洞試験を追加で実施することによって解明を試みた。しかし、定常状態まで加熱した場合の欠陥生成／熱変形等の取得したデータを一部体系的にまとめきれていない。よって、本年度は平成25年度、平成26年度に取得したデータを体系的にまとめ、欠陥生成／熱変形メカニズムの全容を明らかにする。加えて、M.L. Dunn, M. Tayaらの論文を参考にし、欠陥生成／熱変形による熱伝導率の変化を考慮した熱伝導解析モデルの構築を目指す。
上記に加えて、本研究で使用した紡績炭素繊維と比較して簡素な構造を持つPAN系の炭素繊維を用いたCFRPに関してもアークプラズマ風洞試験を実施し、上記で得られた結果と比較し、不均一温度場におけるCFRPの欠陥生成／熱変形のメカニズムの理解の一助とする。
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| Causes of Carryover |
ドイツのシュツットガルト大学にてアークプラズマ風洞を使用したアブレータの加熱実験を行った。この使用料が大幅な円安のため急増することを心配し、前倒し支払い請求を行ったが支払い時点で円高に戻った為、余剰金が発生して次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度も試験片を使用して実験を行う予定であるので、余剰金は従来計画通り、本研究に必要な物品費として使用する。
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