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複合材積層板の疲労損傷進展機構に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 08405062
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関九州大学

研究代表者

久能 和夫  九州大学, 工学部, 教授 (90128009)

研究分担者 境 昌宏  室蘭工業大学, 工学部, 助手 (20301963)
小野 幸生  九州大学, 工学部, 助手 (90038092)
宇田 暢秀  九州大学, 工学部, 助教授 (20160260)
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
40,200千円 (直接経費: 40,200千円)
1998年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
1997年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
1996年度: 29,000千円 (直接経費: 29,000千円)
キーワード複合材料 / 疲労 / 剥離進展 / 超音波深傷 / 損傷 / 破損モード / PEEK母材 / エポキシ母材 / 超音波探傷 / レーザスペックル
研究概要

PEEKマトリックス複合材料積層板[+30/-30]_<4s>の実験結果として,静的引張強度の85%,80%,75%を最大応力とした零-引張繰返し荷重による疲労試験では,疲労蓄積ひずみを含む最大ひずみ3.9%程度が疲労寿命となることを見いだした.実験結果を整理して,S-N(最大応力-繰返数)曲線を描き,両対数座標上でほぼ直線で疲労寿命を近似できることを明らかにした.PEEKマトリックスの場合,静的強度については[+30/-30]_<4s>の方が[+30_4/-30_4]_<4s>に比較して2倍程度の強度を示した.疲労試験における両者の最も大きい違いは破損モードである.擬似等方性複合材料積層板の引張荷重方向やマトリックスが異なる場合について,疲労試験を行い疲労損傷過程を明確にした.一定荷重振幅繰返し片振り引張の低サイクル疲労試験を実施して,繰返し負荷時における応力-ひずみ曲線の測定,ならびに超音波深探傷装置を用いた試験片内部の損傷観察を行った.結果として,繰返し負荷を受ける斜交対称積層板の応力-ひずみ関係は,繰返し数の増加とともにひずみが蓄積するいわゆるメカニカルラチェット現象を示すこと,疲労損傷は主に層間剥離として観察され,その進展の様子は積層順序によって異なり,[+θ/-θ]_<4s>が漸増型,[+θ_4/-θ_4]_<4s>が急増型であることを明らかにした.繰返し負荷時の応力-ひずみ線図において観察されたメカニカルラチェット現象を数値シミュレーションするために,ラチェットひずみの定式化を行い,実験結果と比較的よく一致することを示した.擬似等方性積層板[+30/-30/90]_s,[+30_2/-30_2/90_2]_s,[-45/+45/0/90]_s,[-45_2/+45_2/0_2/90_2]_sおよび[-45_3/+45_3/0_3/90]_sの一軸引張疲労試験を実施し,疲労損傷過程を調べた.

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] 小野幸生: "き裂長さ測定用電気ポテンシャル法の開発" 九州大学工学集報. 第72巻・第1号. 15-21 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 境 昌宏: "一定荷重振幅繰返し負荷を受ける斜交対称積層板の低サイクル疲労挙動" 九州大学工学集報. 71巻,3号. 181-188 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 境 昌宏: "斜交対称積層板の静的引張特性に及ぼすマトリックス,繊維配向角および積層順序の影響" 九州大学工学集報. 71巻,3号. 173-180 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Uda: "Tensile Fatigue Damage of Quasi-Isotropic Composite Laminates Loaded in Different Directions" Proceedings of the Second Asian-Pacific Conference of Aerospace Technology and Science. 355-360 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kunoo: "Fatigue Failure Mechanism in Angle-Ply Laminates" Proceedings of the Second Asian-Pacific Conference of Aerospace Technology and Science. 361-368 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakai: "Low Cycle Fatigue Behavior of Symmetric Angle-Ply AS4/PEEK Laminate" Technology and Applied Mechanics. vol.46. 125-130 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Ono: "Development of Electrical Potential Method for Crack Length Measurement" Technology Reports of Kyushu University. Vol.72. 15-21 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakai: "Influence of Matrix Resin, Fiber Orientation and Stacking Sequence on Static Tensile Properties of Symmetric Angle-Ply Laminate" Technology Reports of Kyushu University. Vol.71. 173-180 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakai: "The Low Cycle Fatigue Behavior of Symmetric Angle-Ply Laminate under Cyclic Loading at Constant Load Amplitude" Technology Reports of Kyushu University. Vol.71. 181-188 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Uda: "Tensile Fatigue Damage of Quasi-Isotropic Composite Laminates Loaded in Different Directions" Proceedings of the Second Asian-Pacific Conference of Aerospace Technology and Science. 355-360 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kunoo: "Fatigue Failure Mechanism in Angle-Ply Laminates" Proceedings of the Second Asian-Pacific Conference of Aerospace Technology and Science. 361-368 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Sakai: "Low Cycle Fatigue Behavior of Symmetric Angle-Ply AS4/PEEK Laminate" Theoretical and Applied Mechanics. vol.46. 125-130 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小野幸生: "き裂長さ測定用電気ポテンシャル法の開発" 九州大学工学集報. 72・1. 15-21 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 境昌宏: "一定過重振幅繰返し負荷を受ける斜交対称積層板の低サイクル疲労挙動" 九州大学工学集報. 71・3. 181-188 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 境昌宏: "斜交対称積層板の静的引張特性に及ぼすマトリックス,繊維配向角および積層順序の影響" 九州大学工学集報. 71・3. 173-180 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] N.Uda: "Tensile Fatigue Damage of Quasi-Isotropic Composite Laminates Loaded in Different Directions" Proceedings of the Second Asian-Pacific Conference of Aerospace Technology and Science. 355-360 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kunoo: "Fatigue Failure Mechanism in Angle-Ply Laminates" Proceedings of the Second Asian-Pacific Conference of Aerospace Technology and Science. 361-368 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sakai: "Low Cycle Fatigue Behavior of Symmetric Angle-Ply AS4/PEEK Laminate" Theoretical and Applied Mechanics. vol.46. 125-130 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 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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