| 研究課題/領域番号 |
03452192
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
船舶構造・建造
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金原 勲 東京大学, 工学部, 教授 (50011101)
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| 研究分担者 |
大沢 勇 東京大学, 工学部, 助手 (00143389)
鈴木 敏夫 東京大学, 工学部, 助手 (20010895)
影山 和郎 東京大学, 工学部, 助教授 (50214276)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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| 研究課題ステータス |
完了 (1993年度)
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| 配分額 *注記 |
6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1993年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1992年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1991年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
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| キーワード | 複合材料 / 炭素繊維 / 高分子材料 / 破壊 / 疲労強度 / 層間はく離 / 超音波Cスキャン / AE法 / 疲労損傷機構 / 層内樹脂割れ / 剛性低下 / AE / 微視力学的モデル / 疲労損傷桟構 |
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| 研究概要 |
複合材料の疲労損傷過程をモニタするための基礎的技法として、疲労試験中の荷重・変位情報をもとにして、疲労損傷進行による剛性低下およびヒステリシスループ面積増加をオンラインで追跡しうるモニタリングシステムを開発した。本システムにより、FRP積層板の剛性低下マスター曲線を求め、疲労損傷進行に対する積層構成の影響を説明する力学モデルを構成した。また、ガラス/アラミド繊維およびガラス/カーボン繊維のハイブリッド積層材の引張り及び曲げ疲労特性を求め、疲労特性に関するハイブリッド化のメリットと積層板の設計指針について検討した。
CFRP一方向積層、直交積層、疑似等方性積層モデル試験片を用いて、静的引張りおよび引張り/引張り疲労試験を実施し、積層構成による基本的なS-N線図および剛性低下曲線の相違について検討し、とくに層間はく離の進展および層内樹脂割れの進展挙動の相違について基礎的知見を得た。超音波Cスキャンにより、上記試験片の疲労試験中の層間はく離進展過程を追跡できるようになり、積層構成による損傷拡大過程の相違について検討した。特にPAN系およびピッチ系カーボン繊維の相違によっても層間はく離挙動が大きく異なることを見出した。
複合材料積層板の剛性に主たる影響を与えることがわかった層間はく離について破壊力学にもとずく損傷拡大モデルを考え、はく離き裂先端での応力/ひずみの集中をエネルギ解放率の概念を用いて整理し、繊維特性を変えた2種類の積層板について、その板厚方向の微視的不均質性の程度によらない層間はく離進展特性を得た。端面切欠き曲げ試験片に繰り返し三点曲げ荷重を負荷し、試験片の剛性低下とはく離き裂長さ、繰り返し負荷中の最大エネルギ解放率を一定繰り返し数ごとに測定することにより、モードIIはく離き裂進展速度に及ぼすエネルギ解放率の影響を詳細に測定した。その結果両者の間にべき乗則の関係が成立することを確認した。
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