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エンジニアリングプラスチックスの衝撃強度の応力状態依存性

研究課題

研究課題/領域番号 07555352
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関九州大学

研究代表者

高橋 清  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (10010795)

研究分担者 山内 伸一  三菱油化(株), 四日市総合研究所, 副主席研究員
新村 哲也  電気化学工業(株), 千葉工業工場研究部, 副主席研究員
岡本 康  住友化学工業(株), 千葉研究所, 主席研究員
大平 善造  スズキ(株), 技術本部開発第2部, 主任研究員
東藤 貢  九州大学, 応用力学研究所, 助手 (80274538)
新川 和夫  九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (00151150)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードエンジニアリングプラスチックス / ポリカーボネート / 衝撃変位 / 衝撃強度 / シャルピーテスト / 速度依存性
研究概要

応力状態を変えた衝撃負荷手段としてシャルピー(三点曲げ)衝撃試験(モードI負荷)とパンクチャー衝撃試験(モードI+II+III)をとり上げた。この両負荷試験で次の各種高分子材料の衝撃強度の評価を行い、両方法による強度の違いについて検討した。すなわち、材料として、HIPS、PPE、PBT、PBT/PPE(ブレンド)、PA6、PA6/EPR、PA6/PPE/SBS、PA6/PPE/SBS/EPRをとり上げた。衝撃強度の評価には計装化衝撃試験機が用いられた。この負荷(F)-変位(δ)曲線から衝撃エネルギーEを得た。
さらに、両種試験で得られたE値から、E_<3pb>、E_<pun>を次のように定義した。E_<3pb>=E/(B・a_l)(三点曲げ)、E_<pun>=E/B(パンクチャー)。ここでBは試験片厚さ(2及び3mm)、a_lはリガメント部の長さである。
上記9種のプラスチックスに対して、三点曲げ試片は厚さ4mm(一部3mm)、パンクチャー試片は厚さ3mmと2mmを用意し、E_<3pb>とE_<pun>の相関関係を調べた結果、次のように整理出来ることがわかった。
(1)HIPSとPPEは原点付近の低い値を示す。
(2)9種のプラスチックスは3つにクラス分け出来る:(i)PBTおよびPA6(ii)PBT/PPE、PPE/SBS、PA6/PPE/SBS(iii)PA6/PPE/SBS/EPR、PA6/EPR。ここで(i)(ii)(iii)の順でノッチ付衝撃強度が相対的に強くなる傾向を持っている。すなわち、(i)は一軸下の応力集中に対して弱く、(iii)は一軸及び三軸下の応力に対して共に強いことがわかった。
パンクチャーテストの試片の厚さの効果は2〜3mmの範囲では顕著ではない。
イメージインテンシファイア-カメラにより高速度撮影を行い、F-δ曲線と変形・破壊挙動の関係を明らかにすることが出来た。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (54件)

  • [文献書誌] K.Arakawa,D.Nagoh,K.Takahashi: "Dynamic fracture behavior of brittle polymers under biaxial loading" 1996 VIII International Congress on Experimental Mechanics. 349-350 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.S.Choi,K.Takahashi: "Characterization of the damage zone process in short-fiber/thermoplastic composites by acoustic emission" Proc.of Asian Pacific Conference for Fracture and Strength '96. 743-748 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.S.Choi,K.Takahashi: "Influence of weathering on unfilled and short-glass-fiber-filled thermoplastic polyester" Proc.of Asian Pacific Conference for Fracture and Strength '96. 561-565 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takahashi,M.Kido: "Velocity dependent dynamic fracture toughness of Araldite B simultaneously determined by caustic and photoelastic methods" Constitutive Relation in High/Very High Strain Rates IUTAM Symposium. 121-128 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.S.Choi,H.Yamaguchi,K.Takahash20GB05:Fracture behavior of unidirectional commingled-yarn-based carbon fiber/polyamide 6 composite under three-point bending: J.Composite Materials. 30巻7号. (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 新川和夫,名合大輔,高橋 清: "エポキシ樹脂の動的応力拡大係数に及ぼすき裂速度・加速度効果" 日本機械学会論文集(A編). 63巻605号. 21-25 (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] P.Y.B.Jar,P.Compston,P.Davies,K.Takahashi: "Delamination toughness of glass fiber reinforced composites under impact loading" Proc.Int.Conf.on Marine Application of Composite Materials MACM '96. 19-21 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 楠元淳一,新川和夫,高橋 清: "脆性および延性高分子材料のき裂先端近傍における変位場計測" 日本機械学会論文集(A編). 62巻599号. 49-53 (1996)

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  • [文献書誌] G.Aggag,K.Takahashi: "Study of oscillation signals in instrumented Charpy impact testing" Polymer Engineering Science. Vol.36 No.17. 2260-2266 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Arakawa,K.Takahashi: "An analysis of mode I interlaminar deformation ahead of crack front in composite DCB specimens" Int.J.Fracture. Vol.77. 41-50 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takahashi and H.Komatsu: "Perforation characteristics of fabrics made of high strength PE fibers" Proc.of the 11th Int.Conf.on Composite Maters.(to appear).

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  • [文献書誌] K.Takahashi,G.Aggag,T.Mada: "Rate dependent impact fracture toughness analysis for brittle materials" Proc.EURODYMAT 97. (to appear).

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 馬田俊雄,高橋 清,Philippe Beguelin,Gamal Aggag: "高速度変位計測装置の試作と衝撃破壊研究への応用" 機械学会論文集. (掲載予定).

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  • [文献書誌] 東藤 貢,高橋 清,Philippe Beguelin,H.Henning Kausch: "ゴム強化PMMAのモードIの破壊挙動に及ぼす変位速度の影響" 機械学会論文集. (投稿ずみ).

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  • [文献書誌] K.Takahashi and M.Kido: "Fracture roughness evolution during mode I dynamic crack propagation in brittle materials" International Journal of Fracture Invited article. (to be published).

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Todo,K.Takahashi,Ph.Beguelin,H.H.Kausch: "Effect of strain rate on tensile fracture behavior of fibre reinforced polyamide composites" Proc.of the 11th Int.Conf.on Composite Maters.(to appear).

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Arakawa, D.Nagoh, K.Takahashi: "Dynamic fracture behavior of brittle polymers under biaxial loading" 1996 VIII International Congress on Experimental Mechanics. 349-350 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.S.Choi, K.Takahashi: "Characterization of the damage zone process in short-fiber/thermoplastic composites by acoustic emission" Proc.of Asian Pacific Conference for Fracture and Strength '96. 743-748 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.S.Choi, K.Takahashi: "Influence of weathring on unfilled and short-glass-fiber-filled thermoplastic polyester" Proc.of Asian Pacific Conference for Fracture and Strength '96. 561-565 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takahashi, M.Kido: "Velocity dependent dynamic fracture toughness of Araldite B simultaneously determined by caustic and photoelastic methods" Constitutive Relation in High/Very High Strain Rates IUTAM Symposium. 121-128 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.S.Choi, H.Yamaguchi, K.Takahashi: "Fracture behavior of unidirectional commingled-yarn-based carbon fiber/polyamide 6 composite under three-point bending" J.Comp.Materials. Vol.30, No.7. 760-784 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Arakawa, D.Nagoh, K.Takahashi: "Effects of crack velocity and acceleration on dynamic stress intensity factor of epoxy" Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. Vol.63, No.605. 21-25 (1997)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] P.-Y.B.Jar, P.Compston, P.Davies, K.Talahashi: "Delamination toughness of glass fiber reinforced composites under impact loading" Proc.Int.Conf.on Marine Application of Composite Materials MACM '96. 19-21 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kusumoto, K.Arakawa, K.Takahashi: "Measurement of displacement fields around crack tip in brittle and ductile polymers" Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. Vol.62, No599. 21-25 (1997)

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    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Aggag, K.Takahashi: "Study of oscillation signals in instrumented Charpy impact testing" Polymer Engineering Science. Vol.36, No.17. 2260-2266 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Arakawa, K.Takahashi: "An analysis of mode I interlaminar deformation ahead of crack front in composite DCB specimens" Int.J.Fracture. Vol.77. 41-50 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takahashi, H.Komatsu: "Perforation characteristics of fabrics made of high strength PE fibers" Proc.of the 11th Conf.on Composite Materials. (to appear).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takahashi, G.Aggag, T.Mada: "Rate dependent impact fracture toughness analysis for brittle materials" Proc.EURODYMAT97. (to appear).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mada, K.Takahashi: "Ph.Beguelin, G.Aggag, Construction of a dynamic displacement measurement apparatus and its application to impact fracture studies" Accepted publication in Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers.

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Todo, K.Takahashi: "Ph.Beguelin, H.H.Kausch, Effect of displacement rate on mode I fracture behavior of rubber toughened P MMA" Accepted for publication in Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers.

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Takahashi, M.Kido: "Fracture toughness evolution during mode I dynamic crack propagation in brittle materials" International Journal of Fracture Imvited article. (to be published).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Todo, K.Takahashi.Ph.Beuguelin, H.H.Kausch: "Effect of strain rate onm tensile fracture behavior of fiber reinforced polyamide composites" Proc.of the 11th Conf.on Composite Materials. (to appear).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Arakawa,D.Nagoh,K.Takahashi: "Dynamic fracture behavior of brittle polymers under biaxial loading" 1996 VIII International Congress on Experimental Mechanics. 349-350 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.S.Choi,K.Takahashi: "Characterization of the damag zone process in short-fiber/thermoplastic composites by acoustic emission" Proc.of Asian Pacific Conference for Fracture and Strength'96. 743-748 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.S.Choi,K.Takahashi: "Influence of weathering on unfilled and short-glass-fiber-filled thermoplastic polyester" Proc.of Asian Pacific Conference for Fracture and Strength'96. 561-565 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takahashi,M.Kido: "Velocity dependent dynamic fracture toughness of Araldite B simultaneously determined by caustic and photoelastic methods" Constitutive Relation in High/Very High Strain Rates IUTAM Symposium. 121-128 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.S.Choi,H.Yamaguchi,K.Takahashi: "Fracture behavior of unidirectional commingled-yarn-based carbon fiber/poly-amide 6 composite under three-point bending" J.Composite Materials. 30巻7号. (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 新川和夫,名合大輔,高橋 清: "エポキシ樹脂の動的応力拡大係数に及ぼすき裂速度・加速度効果" 日本機械学会論文集(A編). 63巻605号. 21-25 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] P.-Y.B.Jar,P.Compston,P.Davies,K.Takahashi: "Delamination toughness of glass fiber reinforced composites under impact loading" Proc.Int.Conf.on Marine Application of Composite Materials MACM'96. 19-21 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 楠元淳一,新川和夫,高橋 清: "脆性および延性高分子材料のき裂先端近傍における変位場計測" 日本機械学会論文集(A編). 62巻599号. 49-53 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] G.Aggag,K.Takahashi: "Study of oscillation signals in instrumented Charpy impact testing" Polymer Engineering Science. Vol.36 No.17. 2260-2266 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Arakawa,K.Takahashi: "An analysis of mode I interlaminar deformation ahead of crack front in composite DCB specimens" Int.J.Fracture. Vol.77. 41-50 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takahashi and H.Komatsu: "Perforation characteristics of fabrics made of high strength PE fibers" Proc.of the 11th Int.Conf. on Composite Maters,. (to appear).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takahashi,G.Aggag,T.Mada: "Rate dependent impact fracture toughness analysis for brittle materials" Proc.EURODYMAT 97,. (to appear).

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      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 馬田俊雄,高橋 清,Philippe Beguelin,Gamal Aggag: "高速度変位計測装置の試作と衝撃破壊研究への応用" 機械学会論文集. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 東藤貢,高橋清,Philippe Beguelin,H.Henning Kausch: "ゴム強化PMMAのモードIの破壊挙動に及ぼす変位速度の影響" 機械学会論文集. (投稿ずみ).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takahashi and M.Kido: "Fracture roughness evolution during mode I dynamic crack propagation in brittle materials" International Journal of Fracture Invited article,. (to be published).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M.Todo,K.Takahashi,Ph.Beguclin,H.H.Kausch: "Effect of strain rate on tensile fracture behavior of fibre reinforced polyamide composites" Proc.of the 11th Int.Conf.on Composite Maters. (to appear).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 木戸・新川・高橋: "高分子材料の動的破壊靱性の破壊速度依存性-コーステック法と光弾性法による同時評価の試み-" 九州大学大学院総合理工学研究科報告. 16. 375-381 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋・馬田: "二像面同時高速度撮影装置の開発" 可視化情報学会誌. 15. 100-106 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Takahashi Komatsu: "Spall fracture in polymeric materials" Proc.of 5th Int.Symp.on Plasticity and Its Current Applications. (Suppl.). 14-17 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋・崔: "熱可塑性高分子基複合材料の微視的損傷機構" 九州大学応用力学研究所所報. 78. 233-244 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Arakawa.Nagoh,Takahashi: "An experimental study on dynamic fracture of PMMA" Proc,of Int.Symp.on ADVANCED TECHNOLOGY in EXPERIMENTAL MECHANICS 1995. 113-116 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Takahashi,Tanaka,Kido: "Dynamic crack propagation in polymeric bimaterial plates" Impact and Dynamic Fracture of Polymers and Composites,ESIS Publication No.19. 127-135 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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