2013 Fiscal Year Research-status Report
超音波加振を用いた冷間ニードルパンチによるCFRTP層間特性の向上とその評価
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25870643
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Okayama Prefectural University |
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Principal Investigator |
小武内 清貴 岡山県立大学, 情報工学部, 助教 (30614367)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 熱可塑性樹脂 / 破壊じん性 / ニードルパンチ |
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| Research Abstract |
本年度の研究業績の概要は以下の通りである．
本年度は，あらかじめ熱を加え軟化させたCFRTPに対し，特殊な形状の針を繰り返し刺突することによりCFRTP内部の炭素繊維を層間に対して垂直方向に再配向した．ニードルパンチ処理を施したCFRTPに対し，DCBおよびENF試験によってModeIおよびModeIIの負荷を層間に与え，CFRTPのModeI，II層間破壊じん性値を定量的に評価した．その際，ニードルの形状および刺突間隔を変化させた試験片を用い，これらの条件がCFRTP層間破壊じん性値に与える影響を考察すると共に，最適なニードルパンチ処理条件を見出した．予め[0-90]28に積層し，成形したCFRTPを180℃で1分間加熱し，母材樹脂を軟化させたのち，3種類のニードル形状，3種類のニードル刺突間隔にてニードルパンチ処理を行い，その効果ついて調査した．その結果，先端に設けた切欠きの大きさが大きくなるにつて，層間破壊じん性値の向上効果は大きくなった．また，刺突間隔が密なほど，層間破壊じん性値の向上効果は大きくなった．最も効果のあった条件において，ニードルパンチを行っていないCFRTPに比べModeI層間破壊じん性値が100%程度向上した．また，試験片の破壊面を観察したところ，CFRTPへの熱間ニードルパンチ処理によるModeI層間破壊じん性値の向上は，母材樹脂の面外方向流れの形成および，強化繊維の面外再配向による力学的ブリッジングの2つの効果によるものであることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
超音波加振をニードルに加える工具ホーン形状の選定に手間取り，超音波加振ニードルパンチ処理の実施に若干の遅れが生じている．これについては超音波加振機メーカと共に現在最適形状の調査を行っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は熱間ニードルパンチ処理にて効果的であったニードルパンチ条件を，超音波加加振ニードルパンチ処理に応用し，その効果について調査することを予定している．具体的には超音波加振したものと熱間で層間破壊じん性値の向上効果に差があるのか，あるとしたら何に起因する差なのかを明確にすると共に，最適な超音波加振ニードルパンチ処理方法の構築を目指す．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度に導入を予定していた超音波加振装置に関して，再度機器選定をやり直し，本年度中の執行を見合わせため，次年度使用額が生じた．
先に述べた超音波加振装置を次年度助成金および次年度使用額より導入し，研究を推進していく．
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