2014 Fiscal Year Annual Research Report
熱硬化CFRPの連続薄板化・100℃成形加工・塑性接合による極限軽量構造の具現化
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26249109
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柳本 潤 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90220194)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大家 哲朗 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (10410846)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | CFRP薄板 / 超軽量構造 / 温間成形 / 連続薄板化 / 成形性試験法 / 構造最適化 / サンドイッチ成形 / 遺伝的アルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の狙いは、熱硬化性樹脂＋連続繊維からなるCFRPの高速成形と成形されたCFRPによる極限軽量構造を実現するために、連続繊維からなる熱硬化性CFRPをターゲットとして、1) 連続薄板化、2) 100℃成形加工、マルチマテリアル化のための3) 塑性接合を研究する。小型引張試験機は共有設備を利用し、購入は断念した。
①熱硬化性CRRP薄板の100℃高速成形を実現するための、層構造設計方法の研究を行った。遺伝的アルゴリズムと、CFRP内部のマルチスケール構造を均質化し異方性弾塑性体として近似し、動的陽解法3次元FE解析とを組み合わせることでCFRP積層構造の最適化が可能であることを示した。実際に0.1mmプリプレグからなる6層構造について最適層構造を設計し、設計された層が成形性に優れていることを実験的に明らかにした。
②CFRP薄板の成形性を評価するための張出し試験法ならびに穴広げ試験法を提案した。これらの試験法によってCFRP薄板の成形性を評価し、引張主体の変形では熱硬化性樹脂からなるCFRP薄板も十分な成形性を持ち得ることを示すことができた。
③本年度はCFRP薄板のマルチスケールシミュレーションを行うための基礎的な検討を行った．炭素繊維と樹脂間の接合力がCFRP薄板の大変形に寄与すると考え，Cohesive Zone Element (CZE)モデルを弾塑性変形解析に適用し，CFRPのミクロ因子とマクロ特性の関係についての解析および実験的検討を行った．この解析モデルによってCFRP薄板の単軸引張り特性をよく表すことができ，適切なマルチスケールモデルに関する有用な知見が得られた．
④CFRP薄板を連続製造するための方案として、「プレス成形用CFRP薄板の制御圧延」を新たに着想し、来年度以後実施予定の試験のための設備設計を行った。
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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
初年度である平成26年度は、先に示した４テーマを並行して実施した。研究計画調書に記載した通りに進んでおり、おおむね順調に進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度は、成形性評価方法の確立、マルチスケールシミュレーションによるCFRP薄板成形過程および変形機構の解明、高圧雰囲気制御圧延によるCFRPの高速薄板化について、東京大学と慶応義塾大学で分担して、研究を進める予定にしている。
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