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複合材料の破壊過程で次々と変化する捐傷マップと捐傷間相互作用の近似解法

研究課題

研究課題/領域番号 13875126
研究種目

萌芽的研究

配分区分補助金
研究分野 複合材料・物性
研究機関京都大学

研究代表者

落合 庄治郎  京都大学, 工学研究科, 教授 (30111925)

研究分担者 北條 正樹  京都大学, 工学研究科, 教授 (70252492)
研究期間 (年度) 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2001年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード複合材料 / 材料力学 / 損傷 / 破壊 / 相互作用 / モデリング / シミュレーション / モンテカルロ法
研究概要

複合材料中の繊維,マトリックス,界面の強度は分布を持っているので,応力を負荷すると,繊維破断,マトリックス破断,界面剥離などの損傷はまず弱いところで生じる。生じた損傷は,損傷の種類と空間分布(損傷マップ)に依存してお互いに相互作用しながら,次に起こる損傷の種類と空間位置を決め,損傷マップが変化する。さらに,変化した損傷マップに対応した損傷間の相互作用で,次に生じる損傷の種類と位置が決まり,損傷マップがまた変化する。破壊はこの過程が繰り返されて進行する。
本研究では,このような破壊過程を記述するため,シェアラグアナリシス法とモンテカルロ法を組み合わせたシミュレーション手法の開拓を試みた。
主な成果は以下のように要約される。
(1)応力の釣合連立微分方程式を差分化し,それに組み込み可能な損傷の種類と位置を表すパラメータを導入することによって,方程式と損傷マップを一対一対応させて,次に現れる損傷の種類と位置を同定する方法を開発した。これにより,次の損傷の種類と空間位置の同定,新しい損傷マップの作製の作業が連続的に繰り返しできるようになった。
(2)損傷が,いつ,どの位置に生じるかは構成材や界面の強度の空間分布に依存する。この現象を記述するため,上記(1)で開発した計算方法と,構成材強度の空間分布を与えられるモンテカルロ法とを組み合わせた。これにより,近似的にではあるが,損傷が材料内各所で生じ,お互いに影響を及ぼし合いながら,負荷ひずみの増加と共にその数を増し,材料全体の破壊へとつながっていく過程と,その結果あらわれる材料全体としての応力-ひずみ曲線,強度,破壊モルフォロジーを記述することができた。

報告書

(1件)
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (3件)

  • [文献書誌] S.Ochiai他4名: "A Modeling Study on Residual Stress-Induced Interfacial Debonding and Stress-Strain Behavior of Weakly Bonded UD Composites"Composites Part A. (in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ochiai他2名: "Simulation Study on Interfacial Debonding Caused by Spatially Distributed Damages in Unidirectional Fiber-Composites Using 2D Model"International Journal of Materials and Product Technology. (in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ochiai他4名: "Shear Lag -Monte Carlo Simulation of Tensile Behavior of UD Ceramic Matrix Composites"Proceedings of CREST International Symposium. (in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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