2014 Fiscal Year Annual Research Report
CFRPと金属の接着部の疲労耐久性能を予測するための有限要素モデルの構築
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25820072
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
古屋 耕平 岐阜大学, 工学部, 助教 (40580056)
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2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 接着剤 / 接着構造物 / 固有振動数 / モード減衰比 / 周波数応答関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では熱硬化性CFRPと金属の接着構造物の振動特性，疲労耐久性能を設計段階で予測するために不可欠な，CFRP単体，接着剤単体および接着部のモデル化方法を構築し，接着構造物の固有振動数と振動モードごとに異なる減衰比を有限要素解析で予測する手法の構築を目的としている．モデル化はCFRPをシェル要素，接着剤をソリッド要素，接着を剛体要素で表現する方法を検討した．
平成25年度は①異方性を有するCFRP単体の弾性率，減衰係数の同定とモデル化，②接着剤単体の弾性率，減衰係数の同定，③CFRPとステンレスを接着した短冊試験片の動特性の予測精度の検証を行った．CFRP単体のモデル化精度の検証では，ハット型CFRPを対象に実験と解析の比較を行い，1次曲げ，1次ねじりモードの固有振動数を相対誤差5%以下の精度で予測できることを示した．また減衰比の予測では構造減衰を仮定し，縦ひずみ，横ひずみの減衰係数を個別に与えることで，振動モードごとに異なるモード減衰比を定性的に予測可能であることを示した．またCFRP単体のモデルと接着剤単体のモデルを剛体要素で結合したモデルで，CFRPとステンレスを接着した短冊試験片の動特性の予測精度の検証を行った．その結果，固有振動数の相対誤差は5%以内であり、モード減衰比も定性的に予測可能であることを示した。
平成26年度は④ハット型CFRPとステンレス平板を接着したハットフレーム試験片を作成し，その動特性の予測精度の検証を行った．その結果，1次曲げ，1次ねじりモードの固有振動数を相対誤差6%以下の精度で予測できることを示した．また有限要素解析で，接着剤の物性値と接着剤の接着状態（形状）の影響度を比較し，物性値の影響よりも接着状態の影響が大きいことを示した．
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