2015 Fiscal Year Research-status Report
CFRPの劣化が超高速飛翔体衝突時のイジェクタおよび熱サイクル強度に与える影響
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26420012
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西田 政弘 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60282828)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 材料力学 / 衝撃強度 / 超高速 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
三年間の科研費（ｃ）の２年目である平成２７年度には，二段式軽ガスガンを用いて加速させたアルミニウム合金球（直径１ｍｍ）を炭素繊維強化複合材料（CFRP）板に垂直衝突させ，超高速衝突時のイジェクタを詳しく調べた．交付申請書に記載した「研究実施計画」に従い，２種類のCFRP板（150 mm×100 mm）をターゲットとして用いた．実験方法は，ＩＳＯ規格（11227:2012）に準拠したアルミニウム合金球（A2017）を用いて実験を行った．
これまで，イジェクタの評価方法は，実験チェンバーから回収したイジェクタを一個一個撮影し，画像処理することにより調べていたが，大きなサイズでは有効であるものの，非常に小さいイジェクタの測定は難しく，小さいイジェクタも精度が低いと考えられる．そこで，ISO規格（11227:2012）に準拠し，ターゲット前後に検証板を設置し，衝突痕からイジェクタの量を推定することを試みた．しかし，ISO規格に基づいたイジェクタの評価法は，未だ明確に確立されていないため，精度よく，衝突痕を判別するために，飛翔体へのライティング，画像処理方法の改良を行った．宇宙環境を模擬した劣化試験では，ガンマ線照射施設（名古屋大学コバルト60γ線照射室）に比べて，安定的に照射することができる，高崎量子応用研究所で行うことにした．さらに，これまでの実験では，周囲の空気の影響により，CFRPの酸化劣化が結果に大きな影響を与えることが分かった．そこで，真空環境で実験できるように，真空のガラスアンビルを用いて，CFRPを封入した実験も行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
想定したような劣化を得るために，予想以上に時間がかかってしまった．宇宙環境を模擬した劣化試験を一部追加で実験することになり，劣化試験の遂行が少し遅れているが，準備や必要な手順などが良くわかり，ほぼ計画通り遂行している．引張試験は現在データを増やしており，急ぎ，損傷設計のための指針を得るつもりである．
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| Strategy for Future Research Activity |
最後の年に当たる平成28年度も，昨年に引き続き，超高速飛翔体衝突を受けた劣化CFRP板に，引張試験およびサイクル試験を行い，強度低下を明らかにし，余寿命評価の指針および信頼性向上のための基礎データを得る．劣化していないCFRP板の結果と比較する．これまでの結果を元に，CFRPを1種類に絞りこみ，2種の劣化条件を選ぶ．サイクル試験中は，デジタルカメラおよび赤外線カメラを用いて観察する．サイクルによる劣化曲線を作成し，余寿命予測について考察する．
さらに，ドリル穴を空けた劣化CFRP板に熱サイクル試験を行い，強度の低下度合を確認する．超高速飛翔体衝突を受けた劣化CFRP板に，熱サイクル試験を行った結果と比較し，超高速衝突による貫通穴と等価なドリル穴を調べ，損傷許容設計のための指針を得る．
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