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母相クリープに起因する破断繊維内応力緩和のレーザラマン測定および解析的評価

研究課題

研究課題/領域番号 11650086
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関名古屋大学

研究代表者

大野 信忠  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30115539)

研究分担者 琵琶 志朗  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (90273466)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2000年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1999年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード複合材料 / クリープ / ラマン分光法 / 変分法 / 繊維破断 / 繊維引抜き / レーザラマン
研究概要

連続繊維で一方向強化した金属基複合材料や高分子基複合材料では,繊維がまったくクリープしなくても,破断繊維内で応力緩和が生じ,複合材料としてのクリープ破断が起きる.本研究では,このような破断繊維内応力緩和現象をレーザラマン分光法により実験的に検討するとともに変分原理に基づく解析的検討を行い,次の知見を得た.
1.単繊維モデル試験片の一定荷重下での繊維プルアウト試験を行うことにより,繊維中の応力分布に及ぼす母材クリープの影響を検討した.繊維応力分布の測定はレーザラマン分光法で行った.この検討を3種類の母材(通常のエポキシ,フレキシブルエポキシ,アクリル)に対して行った結果,母材クリープが著しいほど繊維応力分布の時間変化が速く進行することがわかった.
2.単繊維モデル試験片における破断繊維内応力分布の時間変化を同じくレーザラマン分光法で行った.この試験でも母材クリープが著しいほど繊維応力分布の時間変化が速く進行することがわかった.
3.軸対称繊維引抜きモデルと繊維破断モデルを考え,繊維応力分布に及ぼす母材クリープの影響を解析するための変分法を構築した.この変分法では,まず速度形の補足エネルギーに基づく汎関数を提示し,その停留条件としてシアラグ方程式が得られることを示した.次に,繊維内応力分布の2直線近似を汎関数に代入し,停留条件より解析解を導いた.
4.このような解析解を本実験結果に適用した.母材クリープの材料定数は引張クリープ試験結果より同定した.この結果,本解析解は実験結果の傾向をよく表すことがわかった.

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] 三宅卓志: "定荷重繊維引抜き試験における繊維応力分布の時間変化のラマン分光による評価"日本機械学会論文集(A編). 66・643. 464-471 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大野信忠: "母材クリープを有する一方向繊維強化複合材の繊維応力分布解析に対する変分法"日本機械学会論文集(A編). 66・643. 472-479 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohno: "A Variational Method for Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites with Matrix Creep"Key Engineering Materials. 177-180. 315-320 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohno: "Effects of Matrix Creep on Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites : Mesoscopic Analysis Based on a Variational Method"Proceeding of IUTAM Symposium on Creep in Structures (Kluwer Academic Publishers). 439-452 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Miyake S.Kokawa and N.Ohno: "Evaluation of Time-Dependent Change of Fiber Stress Profiles in Constant Load Single-Fiber Pull-Out Tests Using Raman Spectroscopy"Transactions of JSME, Ser.A. 66-643 (in Japanese). 464-471 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohno, T.Ando, T.Miyake and S.Biwa: "A Variational Method for Analysis of Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites with Matrix Creep"Transactions of JSME, Ser.A. 66-643 (in Japanese). 472-479 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohno, T.Ando, T.Miyake and S.Biwa: "A Variational Method for Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites with Matrix Creep"Key engineering Materials. 170-180. 315-320 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohno, T.Ando, T.Miyake and S.Biwa: "Effects of Matrix Creep on Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites Mesoscopic Analysis Based on a Variational Method"Proceeding of IUTAM Symposium on Creep in Structures (Kluwer Academic Publishers). 439-452 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Ohno: "Effects of Matrix Creep on Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites : Mesoscopic Analysis Based on a Variational Method"Proceeding of IUTAM Symposium on Creep in Structures (Kluwer Academic Publishers). 439-452 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 大野信忠: "母材クリープを有する一方向繊維強化複合材の繊維応力分布解析に対する変分法"日本機械学会論文集(A編). 66・643. 472-479 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] N.Ohno: "A Variational Method for Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites with Matrix Creep"Key Engineering Materials. 177-180. 315-320 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] N.Ohno: "Effects of Matrix Creep on Fiber Stress Profiles in Unidirectional Composites : Mesoscopic Analysis Based on a Variational Method"Proceeding of IUTAM Symposium on Creep in Structures (Kluwer Academic Publishers). 439-452 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 三宅卓志: "定荷重繊維引抜き試験における繊維応力分布の時間変化のラマン分光による評価"日本機械学会論文集(A編). 66・643(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 大野信忠: "母相クリープを有する一方行繊維強化複合材の繊維応力分布解析に対する変分法"日本機械学会論文集(A編). 66・643(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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