| 研究課題/領域番号 |
08650095
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
酒井 譲 横浜国立大学, 教育人間科学部, 教授 (90114975)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1998年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1997年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1996年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 有限要素法 / 分子動力学 / 複合材料 / 界面強度 / 接着強度 / FEM-BEM・混合法 / 分子動力学法 / ガラス繊維 / 境界要素法 |
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| 研究概要 |
ガラス繊維複合材料を用いて、複合材料中の強化繊維-マトリクス界面の接着強度を求めた。一般に、引き抜き強度が最も高く、せん断強度はその1/3〜1/2程度であり、垂直方面強度はその中間のレベルを示した。この実験結果をもとにハイブリッド型数値解析により、界面剥離強度をシミュレーションした。界面の接合力はバネ要素により表現し、3次元方向にバネ要素を配置し、その応力が実験より求めた強度(σ^*またはτ^*)に達した瞬間、バネは切断され、その剛性を失うものとしてモデル化した。数値解析より求められた界面剥離挙動は実験で求められた結果と良く一致しており、マクロ場における複合材料の界面強度を"FEM-BEMハイブリッドバネモデル"で解析する有効性が確認された。ミクロ場の解析は以下のような方法でおこなった。強化繊維分子とエポキシ樹脂分子を分子動力学法にしたがってモデル化し、分子場で引張力、せん断力を加えてその挙動を求めた。ただし、エポキシ樹脂分子については、その構造が複雑であるうえ、実際はゲル化して大きな分子となっていると考えられているため、本研究ではミクロゲルとして扱うことにし、分子量数の大きなミクロゲルが、鎖状に連結したモデルとした。まずガラス分子鎖とエポキシ樹脂分子(ミクロゲル)の架橋率による界面強度の変化を求めた。このとき界面ではガラス繊維とミクロゲル分子鎖が1対1の比率で整合的に分布するモデルについて解析を行った。この整合モデルに垂直応力とせん断応力を負荷した解は、架橋率により界面強度が放物的に変化する挙動を示した。また界面の粗さが強度に与える影響について、繊維層に凹凸が分布するモデルについてMD解析をおこなったところ、界面粗さが増大するにしたがい、せん断方向強度には顕著な増加がみられた。
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