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Fracture toughness measurements on carbon fibers with an artificialmicro-notch

Research Project

Project/Area Number 19560692
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Composite materials/Physical properties
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

向後 保雄  Tokyo University of Science, 基礎工学部, 教授 (60249935)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2008: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords有機・無機繊維 / 炭素繊維 / 破壊靭性 / FIB / 微細加工 / 複合材料
Research Abstract

本研究では、FIB装置を用いた微細加工により切欠きを導入することで、信頼性の高い破壊靭性試験を実施し、炭素繊維の破壊靭性値を導出することを目的としている。これを実現するため、「切り欠き加工形状の最適化」を実施し、各種加工条件で作成可能な切り欠き寸法並びに形状について検討した。その結果、FIB加工で使用するビーム系を10nm(公称値)に設定して加工することで、最小50 nm程度の先端幅を持つ切り欠きの作成が可能であることが明らかになった。この結果をふまえ、「炭素繊維の破壊靱性値測定」の一環として、先端幅の異なる破壊靱性試験を実施し、先端幅200nm程度までの小さい領域で先端幅によらず一定の破壊靱性値を得ることが可能となった。
得られた実験結果に対し、「異方性を考慮した有限要素法による解析」を実施した。解析に当たっては、異方性の弾性定数が必要となるため、せん断弾性率、繊維軸に垂直な方向の弾性率の測定方法について検討して実測値を得ることができた。これにより、解析が可能となった。
本研究の目的の一つである、「試験の再現性向上」については、フォルダー形状について検討したが、現段階では従来以上の再現性が得られていない。これについてはさらに検討を要する。

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report

Research Products

(3 results)

All 2008

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Direct measurement of fracture toughness of carbon fiber2008

    • Author(s)
      Yasuo Kogo, Yuta Imafuku, Shinji Ogihara
    • Journal Title

      Proceedings of 13th European Conference on Composite Materials CD-ROM

    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Presentation] Direct measurement of fracture toughness of carbon fiber2008

    • Author(s)
      Yasuo Kogo, Yuta Imafuku, Shinji Ogihara
    • Organizer
      13^<th>European Conference on Composite Materials
    • Place of Presentation
      ストックホルム(スェーデン)
    • Year and Date
      2008-06-02
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct measurement of fracture toughness of carbon fiber2008

    • Author(s)
      Yasuo Kogo, Yuta Imafuku, Shinji Ogihara
    • Organizer
      13th European Conference on Composite Materials
    • Related Report
      2008 Final Research Report

URL: 

Published: 2007-03-31   Modified: 2016-04-21  

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