| 研究課題/領域番号 |
15360356
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
複合材料・物性
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
田邊 靖博 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (70163607)
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| 研究分担者 |
安田 榮一 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (70016830)
赤津 隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 講師 (40231807)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2004年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2003年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
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| キーワード | 炭素複合材料 / 歪み速度 / 負荷速度 / 疲労 / 歪速度 |
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| 研究概要 |
本研究を通して、次のことが分かった。(1)数種類の炭素繊維強化炭素複合材料(C/C複合材料)を試料として用いて、疲労回数10^7回までの系統的な曲げおよび剪断疲労試験を行い、曲げと剪断では疲労する条件あるいは疲労する試料が大きく異なること、曲げでは応力比が大きいほど、逆に剪断では小さいほど材料劣化が大きくなること、水中で疲労が加速される試料が存在することを突き止めた。(2)エポキシ樹脂の硬化剤を選択することで特性の異なるエポキシ樹脂を作製して歪み速度の大きな衝撃試験を行い、樹脂の特性あるいは構造が損傷に与える影響を考察した結果、歪み速度(負荷速度)によっては、損傷を減じることができる硬化剤の種類と混合比を見いだした。しかし、ゲージで確認できる応力や歪みには大きな相違は認められないため、高負荷速度条件下での試料の局所的な挙動の相違が関係していると推察された。(3)前項と同一の樹脂を用いてモデル的なCFRPを作製し、衝撃試験時に試料内部、特に繊維とマトリックスとの界面での損傷挙動をin-situ高速撮影し、界面特性の違いがマトリックスと繊維との剥離挙動に大きな影響を与えていることを観察することに成功した。表面処理の有無で最終的な破壊状況が異なることは既に分かっていたが、その初期から破損の様相が異なることを明らかにした。(4)項目(1)で検討したC/C複合材料の中に亀裂の進展挙動が疲労試験の前後で変化するものが存在することが分かうた。さらに、CFRPの場合、シャルピー衝撃速度での負荷速度では、用いた樹脂の特性が衝撃エネルギー吸収に与える影響は小さいもの、界面接着の効果は無視できないことが分かった。
実用速度域では界面強度の制御が疲労破壊、特に強化繊維軸以外の方向に応力負荷される場合に重要であり、負荷速度を考慮した設計をする必要があることを明らかにし、その条件を示すことができた。
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