2015 Fiscal Year Annual Research Report
放射光マイクロイメージングと応力の同時計測による短繊維強化樹脂材料の疲労損傷評価
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26630014
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
田中 啓介 名城大学, 理工学部, 教授 (80026244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
來海 博央 名城大学, 理工学部, 教授 (30324453)
菖蒲 敬久 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (90425562)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 疲労 / 短繊維強化樹脂 / 応力評価 / 放射光 / X線 / 破壊力学 / き裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．短繊維強化樹脂（SFRP）のマクロな内部応力を，母材の結晶性の熱可塑性樹脂の応力のX線測定から，応力分配係数を用いてマクロ応力を評価する手法を，反射X線を利用した側傾法ばかりでなく，透過X線を利用した並傾法に展開し，透過法によっても精度高く応力分配係数を決定することが可能となった．透過X線による応力測定法を射出成形で製作したFRP実部品に適用した．特に金属インサートを持つ実部品のウエルド近傍のひずみ分布を測定し，ひずみ分布の特徴を把握することが可能であり，実部品への適用への道を拓いた．
２．SFRP中の繊維の3次元配向状態を，繊維配向テンソルを用いて表現し，それを元にSFRPの異方性弾性定数を評価することが可能となった．さらに，この手法を逆に利用して実測した弾性定数から，X線応力測定に必要な応力分配係数を求める手法を開発した．
３．異方性弾性定数を用いて有限要素法を算出した破壊力学パラメータのうち，き裂先端開口曲率半径パラメータがき裂進展の支配力学パラメータであることを明らかにした．これによりき裂進展速度と応力拡大係数範囲に及ぼす繊維配向の影響を，材料のスティッフネスの影響と材料の進展抵抗の影響に分離することが可能となった．疲労き裂の進展速度と応力拡大係数範囲の間に成立するべき乗則に及ぼす繊維配向および板厚の影響を検討した．簡便なき裂進展駆動力パラメータとして応力拡大係数をヤング率で割った商を用いると，これらの影響は小さくなりほぼ単一の関係となる．
４．疲労き裂の進展速度と応力拡大係数範囲の関係において，環境温度が樹脂のガラス転移温度以上になると，室温より2から3オーダー加速する．これは，非弾性変形に起因するもので有り，非弾性変形効果を含めたJ積分範囲が有効な駆動力パラメータとなることを示した．
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