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2014 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

Research Project

Project/Area Number 25709082
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

水口 周  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特任准教授 (70512359)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords複合材料 / 航空機構造 / 損傷検知 / 自己修復 / 設計法 / 衝撃損傷
Outline of Annual Research Achievements

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。これまでに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26年度は両技術のフィージビリティ・スタディを行った。具体的には以下の通りである。まず損傷検知・修復ハイブリッドシステムに関しては低粘度常温硬化エポキシ樹脂を修復剤として用いるシステムを構築し、双片持ち梁試験により層間剥離の検知・修復を行った。一部不安定な亀裂進展が確認されたものの、十分な剥離検知精度および層間破壊靭性値の回復率が確認された。続いてこのハイブリッドシステムを複合材補強パネルのストリンガフランジ部に適用した。その結果、衝撃後圧縮強度を80%程度回復可能であることを実証するとともに修復剤改質の必要性等の課題を抽出した。一方の急速補修技術においては、従来の設計思想に基づく基準試験片と損傷検知・急速補修技術に基づいた板厚が半分の試験片の強度比較を実施した。急速補修により損傷部の局所変形が抑制されることで、板厚を半分にした場合にも基準試験片を上回る衝撃後圧縮強度が得られた。これにより、設計許容ひずみ向上への可能性が示唆された。

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。

Strategy for Future Research Activity

今後はH26年度までの結果を受けて両技術の機能改善を行う。具体的には、ハイブリッドシステムを小型化することでより実用的な構成にするとともに、修復剤の改質を行い損傷修復率を向上させる。一方、急速補修技術においては、赤外線加熱装置を用いた補修パッチ接着技術を新たに導入し、損傷検知システムに内在する損傷情報のあいまいさを加味したロバストな補修技術についてさらに検討を進める。

Causes of Carryover

実験備品をサンプル品で代用したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

追加試験のために有効に使用する予定。

  • Research Products

    (7 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Hierarchical system for autonomous sensing-healing of delamination in large-scale composite structures2014

    • Author(s)
      S. Minakuchi, D. Sun, N. Takeda
    • Journal Title

      Smart Materials and Structures

      Volume: 23 Pages: 115014

    • DOI

      10.1088/0964-1726/23/11/115014

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Ultra-lightweight composite stiffened panel designed based on SHM and rapid repair system2015

    • Author(s)
      Shu Minakuchi, Kazuki Yokota, Nobuo Takeda
    • Organizer
      International Workshop on Structural Health Monitoring 2015
    • Place of Presentation
      California (USA)
    • Year and Date
      2015-09-01 – 2015-09-03
  • [Presentation] Microvascular-based hierarchical system for sensing-healing of delamination in composite structures2015

    • Author(s)
      Shu Minakuchi, Naoya Sakurayama, Kazuki Yokota, Nobuo Takeda
    • Organizer
      International Conference on Self-Healing Materials 2015
    • Place of Presentation
      North Carolina (USA)
    • Year and Date
      2015-06-22 – 2015-06-24
  • [Presentation] 階層型剥離検知及びセルフヒーリング複合システム2015

    • Author(s)
      櫻山直也, 水口周, 武田 展雄
    • Organizer
      第6回日本複合材料会議
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-06
  • [Presentation] CFRP構造の軽量化のための急速補修技術2015

    • Author(s)
      横田和樹, 武田展雄, 水口周
    • Organizer
      第6回日本複合材料会議
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • Year and Date
      2015-03-04 – 2015-03-06
  • [Presentation] CFRP 構造の軽量化のための急速補修方法2014

    • Author(s)
      横田和樹, 水口周, 武田展雄
    • Organizer
      第56回 構造強度に関する講演会
    • Place of Presentation
      浜松市浜北文化センター(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-08
  • [Presentation] Extended Hierarchical Fiber-Optic-Based System for Sensing-Healing of Composite Delamination2014

    • Author(s)
      S. Minakuchi, D. Sun, N. Takeda
    • Organizer
      7th European Workshop on Structural Health Monitoring
    • Place of Presentation
      Nantes (France)
    • Year and Date
      2014-07-08 – 2014-07-11

URL: 

Published: 2016-06-01  

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