炭素繊維強化プラスチックの超高サイクル疲労の迅速評価手法の開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25420011
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 島村 佳伸 静岡大学, 工学部, 教授 (80272673)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤木 秀章 神奈川大学, 工学部, 助教 (00625296) ; 東郷 敬一郎 静岡大学, 法人本部, 理事 (10155492) ; 藤井 朋之 静岡大学, 工学部, 助教 (30377840)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 疲労 / 炭素繊維強化プラスチック

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの成果に基づき，超音波疲労試験機を用いて炭素繊維強化プラスチック（CFRP）積層板の軸荷重疲労試験を可能とするための検討を引き続き実施した．供試材は，トレカプリプレグT700/2592である．積層構成はCFRP構造で広く用いられている疑似等方性積層板とした．昨年度までの成果としては，短冊試験の両端にアルミニウム合金製タブを取り付けた試験片を用いることで，20kHzで共振可能であることを確認し，発熱に関しては空冷と断続発振を併用すればガラス転移温度以下の温度で疲労試験が可能と推定されたが，現有試験システムの振幅増幅能力の不足により，試験片に疲労損傷がでる応力レベルまでの疲労負荷の作用ができなかった．そこで本年度はまず，高倍率のチタン合金製振幅拡大ホーンの設計製作を行なった後，その振幅拡大ホーンを用いてCFRP試験片の疲労試験を実施した．その結果，改良した試験システムではCFRPに疲労損傷を生じさせるのに十分な疲労荷重を作用できること，また空冷と断続発振の併用により試験片温度をガラス転移温度以下に抑制できることを実証できた．しかし，試験中に試験片と金属製タブの接着面の疲労はく離が生じて試験が停止してしまうという新たな問題が発生した．この問題を解決するために，CFRP試験片に円孔を設けて応力集中により応力拡大を図ることとした．その結果，超音波疲労試験装置によって，円孔縁に疲労損傷が発生することを確認できた．以上により，本申請課題の目的である，超音波疲労試験機を用いたCFRP積層板の軸荷重疲労試験の実施可能性を実証できた．