2017 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(矢上), 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 |
[1]圧延機を利用した雰囲気制御圧延に取り組み、圧延によりボイド率が3%を下回る薄板が創成できることを明らかにし、ついで、ボイド率と圧延条件との関連について系統的な調査を行った。この結果を、塑性加工学会講演会論文集としてまとめた。
[2]CFRP薄板の成形性や機械的特性と層構造の関係を実験的に評価した。0.1mm板厚のプリプレグを標準とし、さらに薄い0,04mmのプリプレグからなるCFRP薄板の、力学特性、成形性、界面強度などを評価した。さらに、せん断加工による穴あけについて評価し、結果を国際学術誌（Composite Structure）にまとめた。
[3]マクロ構造を有するCFRPと金属薄板とのハイブリッド構造について検討した。弾性FEMによりCFRPマクロ構造の比剛性の最適化を行い、周期性を持つドーム構造が最適との結果を得た。この構造をホットプレスで作成するための金型を作成し、本課題に先立つ科学研究費で導入した110トンサーボプレスでの成形試験を行った。さらに成形された、マクロ構造を有するCFRPと金属薄板とのハイブリッド構造の曲げ試験を行い、剛性を実験的に評価した。この結果は、春の塑性加工学会にて講演論文として発表する。
[4]次の3項目の研究課題を実施した。(1)マイクロボイドとSD効果の影響を考慮した解析モデルの構築と実験的検証を行った。(2)CFRP薄板の成形性評価の観点から，ボイド率が繊維キンクの発生タイミングへ及ぼす影響を明らかにした。(3)微視的変形機構を考慮したマルチスケールモデル構築を目的とし，分子動力学シミュレーションによってArruda-Boyceモデルの修正を行った。また，エポキシ樹脂の変形特性に及ぼす初期架橋密度と温度の影響を明らかにし，マルチスケールエリクセン試験解析によって提案モデルの有効性を確認した。
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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
四年度目である平成29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、順調に進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である平成30年度は、(1)マルチスケールシミュレーションによるCFRP薄板の大塑性変形時の力学特性の解明、(2)高圧雰囲気制御圧延によるCFRPの高速薄板化、(3)マクロ構造を有するCFRPと金属薄板とのハイブリッド構造、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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