2013 Fiscal Year Annual Research Report
損傷検知・修復システムと急速補修法の融合技術による超軽量複合材航空機構造の実現
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25709082
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
水口 周 東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (70512359)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 剥離損傷 / モニタリング / 自己修復 / 補修 / 軽量化 / 設計法 |
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| Research Abstract |
本研究課題では耐損傷性の問題から十分な軽量化にいたっていない複合材航空機構造を対象に、大幅な重量低減を目標とした検討を行う。具体的にはこれまで構築してきた階層型光ファイバ損傷検知システムを損傷検知・修復ハイブリッドシステムに発展させるとともに、独自の急速補修技術と融合させて構造に適用することで、設計許容ひずみレベルを向上させることを試みる。上記目標の達成に向けて、平成25年度は基盤技術の構築に取り組んだ。具体的には以下の通りである。損傷検知・修復ハイブリッドシステムの構築においては、シュウ酸スズで化学処理を行ったポリ乳酸モノフィラメントを用いた複合材内部流路形成技術を新たに導入し階層型システムと融合させることで、大型構造に適用可能なシステムへと発展させる目処を得た。修復剤を模擬した水溶性高粘性液体を用いた実証試験により、複合材に生じる剥離損傷を発生と同時に検知・修復可能であることを示した。また補修技術の構築においては、検知システムから得られる不確定性を含む損傷情報に基づいて急速補修することを想定して板供試体補修部の引張強度評価試験を実施し、補修部の破壊メカニズムを明らかにするとともに、強度低下要因を特定した。これにより、損傷位置・サイズが不確定な場合にも損傷部強度を十分に回復するための補修部設計指針の策定に取り組んだ。さらに、最終的な大型供試体を用いた技術実証に向けた複合材補強板成形実験を実施し、成形条件に関する目処を得た。
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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
損傷検知・修復ハイブリッドシステムおよび急速補修技術の構築において、おおむね計画通り着実に技術基盤を固めつつあり、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれまでの検討をより実用的な形に発展させる研究に取り組む。具体的には、損傷検知・修復ハイブリッドシステムの開発では、水溶性高粘性液体に代えて亀裂修復剤（エポキシ樹脂）を用いることで、実際に剥離の検知と修復を同時に行う。流路形態・内圧コントロール等のシステム構成を様々変化させた試験を実施し、それらパラメータに依存した検知・修復能力を明らかにする。また急速補修技術については、小型の補強材試験片を作製し座屈の発生を伴う圧縮荷重下での急速補修法の有用性を評価する。また同時に有限要素解析を用いることで補修率向上メカニズムを明らかにし、補修部設計指針を策定する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
供試体資材の調達において、部分的にサンプル品で代用したため。
基盤技術のキーとなる部分に有効活用する。
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