2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new functional bi-stable composite shells
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26289052
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
本田 真也 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90548190)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 振動特性 / 自由形状繊維 / 機械力学 / 最適設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度までは繊維の曲率と局所的な複合材の機械的な特性（密度，板厚，繊維含有率，剛性）を評価し，曲率と板厚・密度間には線形的な関係にあることがわかった．ただし，昨年度までは一定の曲率を有する試験片に限定していた．任意の曲線形状を有する複合材の特性を数値解析で予測するためには繊維密度の非均一性も考慮する必要がある．
非均一性としては強化繊維束間に生じるギャップや重なり（オーバーラップ）がある．樹脂だまりなどを避けるためにギャップが生じるのを避けることを考慮すると繊維束間でオーバーラップが生じた際の力学特性を評価することが重要である．そのため，本年度はオーバラップを有する曲線状強化繊維を有する複合材供試体を作製し，力学特性評価を行った．
供試体の作製には本研究課題で導入したファイバー縫付機を用いて樹脂含浸前の曲線形状を有する炭素繊維シート（プリフォーム）を作製し，真空樹脂含浸（VaRTM）法により不飽和ポリエステルを含浸し，複合材を成形した．繊維束幅と隣接する繊維束中心間距離よりオーバーラップ率を定義し，繊維曲率は0から1/100 mm-1，オーバラップ率は0.0から0.6までを有する供試体を用意し，その板厚・密度を測定することで既知である繊維・樹脂の材料定数から複合則を用いて曲率やオーバーラップ率に依存した局所的な剛性を予測した．
実験の結果，オーバラップ率と板厚や密度には二次の相関があり，その影響度は曲率よりもずっと大きいものであることがわかった．また得られた関係よりオーバーラップ率に基づいて定式化した局所的な剛性を用いて複合材の振動数を数値計算により予測した結果，昨年度までは困難であった，オーバーラップを有する複合材に関しても実験結果とよく一致し，精度よく曲線状複合材の振動特性を予測することが可能となった．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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