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ボルト締結した炭素繊維強化複合材料の耐久性の改善と設計規準の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15K06471
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関同志社大学

研究代表者

大窪 和也  同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)

研究分担者 藤井 透  同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (20156821)
研究協力者 熊本 宗一郎  
西田 裕紀  
カルベリ ヴァルター  
大谷 龍平  
山田 雄斗  
田中 亜弥  
永井 奎祐  
塩谷 渉  
今川 宗一郎  
林 研太  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード複合材料 / 締結 / ボルト / 微細ガラス繊維 / 締結力 / 継手効率 / 疲労寿命 / エネルギ解放率 / 炭素繊維強化複合材料 / ボルト締結 / 引張りせん断荷重 / ダブルラップ締結 / 締結トルク / 微細き裂 / き裂進展 / 臨界エネルギ解放率 / 疲労耐久性寿命 / カラー / 微細ガラス繊維添加 / 継ぎ手効率 / 微細ガラス繊維含有
研究成果の概要

CFRP(炭素繊維強化プラスチックス)材を汎用ボルトを用いて金属部材と締結する場合の疲労現象を考慮した設計規準を社会に提唱すると共に,そのボルト締結部での構造変化をもたらすような新しい方法を開発する事を目的とした.
研究計画に従い,締結部のマクロな特性変化や力学的な留意点を明確化したうえで,微細ガラス繊維を母材に添加しておく手法や,改質弾性カラーの併用効果を明らかにした.またエネルギ解放率を用いて継手強度の違いをより明瞭に記述できる設計規準を提唱したうえで,疲労耐久性の改善のための独自の手法として,いわゆるバイトプレートと微繊維添加樹脂フィルムを併用する新締結手法を開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般用途だけではなく,長期間の実働荷重を受ける構造用途に用いられるCFRP(炭素繊維強化プラスチックス)材を汎用ボルトを用いて金属部材と締結する場合の,疲労現象を考慮した設計規準を社会に提唱すると共に,その疲労耐久性を高めるためにボルト締結部での構造変化をもたらすような新しい施工方法を開発し,CFPR材を実際に広く平易に利用できる技術環境を提供する事を目的として研究を行った.
この新構造の採用により疲労耐久性が改善できる事も明らかにすると共に,ボルト締結部での設計手法や構造の変化をもたらすような新しい施工方法を開発した.

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 12件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Composites Part B: Engineering2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori Nishida, ValterCarvelli,ToruFujii, Kazuya Okubo
    • 雑誌名

      Quasi-static and fatigue performance of carbon fibre reinforced highly polymerized thermoplastic epoxy

      巻: 144 ページ: 163-170

    • DOI

      10.1016/j.compositesb.2018.03.002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of microfibrils cellulose modified epoxy on the quasi-static and fatigue behaviour of open hole carbon textile composites2018

    • 著者名/発表者名
      Valter Carvelli, Toru Fujii, Kazuya Okubo
    • 雑誌名

      Journal of Composite Materials

      巻: 52 号: 24 ページ: 3365-3380

    • DOI

      10.1177/0021998318765623

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High pressure strength of carbon fibre reinforced vinylester and epoxy vessels2015

    • 著者名/発表者名
      Yongzheng Shao, Andrea Betti, Valter Carvalli, Toru Fujii, Kazuya Okubo, Ou Shibata, Yukiko Fujita
    • 雑誌名

      Composite Structures

      巻: 140 ページ: 147-156

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 極低温熱サイクル疲労を受ける平織炭素繊維布強化複合材料へのフィラー充填が窒素ガスのリーク防止に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      民秋 実,藤井 透,大窪 和也
    • 雑誌名

      材料

      巻: 64 ページ: 739-744

    • NAID

      130005098882

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improvement of Frictional Coefficient of Modified Shoe Soles onto Icy and Snowy Road by Tilting of Added Glass Fibers into Rubber2015

    • 著者名/発表者名
      Shunya Wakayama, Kazuya Okubo, Toru Fujii, Daisuke Sakata,Noriyuki Kado,Hiroshi Furutachi
    • 雑誌名

      International Journal of Chemical, Molecular, materials and Metallurgical Engineering

      巻: 9 ページ: 1265-1269

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 炭素繊維のリサイクル最前線2015

    • 著者名/発表者名
      藤井 透,大窪和也
    • 雑誌名

      繊維学会誌(繊維と工業)

      巻: 71 ページ: 535-546

    • NAID

      130005108441

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 熱可塑性CFRP技術集第2節 熱硬化性CFRPのリサイクル[3]炭素繊維のリサイクルおよび再生炭素繊維の利用に必要な視点2015

    • 著者名/発表者名
      藤井 透,大窪 和也
    • 雑誌名

      熱可塑性CFRP技術集

      巻: 2 ページ: 371-391

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 母材へセルロースナノファイバー(CNF)を添加した平織り布CFRPの疲労寿命 -添加したCNF による力学的効果-2019

    • 著者名/発表者名
      林研太, 大窪 和也, 小武内清貴
    • 学会等名
      第10回日本複合材料会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブの利用による樹脂/炭素繊維間の界面強度の改善 -存在位置および樹脂種別による改善効果の違い-2019

    • 著者名/発表者名
      林研太, 大窪 和也, 小武内清貴
    • 学会等名
      第10回日本複合材料会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異なる繊維長を有するセルロースナノファイバー群の母材への添加による平織布CFRPの曲げ特性の改善2018

    • 著者名/発表者名
      林研太, 大窪和也, 藤井透
    • 学会等名
      第9回日本複合材料会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ボルト接合された直交CFRTP板の継手効率の変化-締結力および本数とボルト穴近傍の局所エネルギ解放率との関係-2018

    • 著者名/発表者名
      塩谷渉,大窪和也,藤井透,冨岡正雄,石川健
    • 学会等名
      第9回日本複合材料会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] IMPROVEMENT OF FATIGUE LIFE OF PLAIN WOVEN CARBON FIBER REINFORCED PLASTICKS -INFLUENCE OF LENGTH OF CELLULOSE NANO FIBERS AS FILLERS ON FATIGUE LIFE-2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, K. Okubo, T. Fujii
    • 学会等名
      7th International Conference on Fatigue of Composites
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EFFECT OF SIZE OF ADDED GLASS FIBERS INTO EPOXY MATRIX ON IMPROVEMENT OF FATIGUE BEHAVIOR AND INTERNAL CRACK GROWTH ALONG CARBON FIBER BUNDLE -DISCUSSION WITH MODEL2018

    • 著者名/発表者名
      K. Okubo, T. Fujii
    • 学会等名
      7th International Conference on Fatigue of Composites
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EFFECT OF ADDITION OF FINE SUB-MICRON SIZED AND THICK GLASS FIBERS INTO EPOXY MATRIX ON FATIGUE LIFE OF PLAIN-WOVEN TEXTILE CARBON FIBER COMPOSITE2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Okubo, Toru Fujii and Tsubasa Kondo
    • 学会等名
      13th International conference on Textile Composites
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IMPROVEMENT OF MODE-II INTERLAMINAR FRACTURE TOUGHNESS OF CARBON TEXTILE COMPOSITES WITH MODIFiED MATRIX OF THERMOPLASTIC AND THERMOSET EPOXY -ADDITION OF GLASS FIBERS-2018

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Imagawa, Hironori Nishida, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 学会等名
      13th International conference on Textile Composites
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] セロロースナノファイバー(CNF)添加による平織り布CFRPの疲労寿命の改善2018

    • 著者名/発表者名
      林健太, 大窪和也, 小武内清貴
    • 学会等名
      第43回複合材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] EFFECTIVE DIAMETER OF ADDED GLASS FIBER INTO MATRIX OF CARBON FIBER REINFORCED THERMO-PLASTICS FOR IMPROVING MECHANICAL PROPERTIES2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Miyakita, Kazuya Okubo, Kiyotaka Obunai and Kazuya Yanagita
    • 学会等名
      ASC 33rd Annual Technical Conference&18th US-Japan Conference on Composite Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低吸水性MXナイロンを母材とするCFRTPの吸水後のじん性及び曲げ強度2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹章人,大窪和也,小武内清貴,竹井宏行,西田裕紀
    • 学会等名
      第63回FRP総合講演会・展示会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 平織炭素繊維布強化複合材料の母材への微細ガラス繊維の添加による疲労寿命の改善2018

    • 著者名/発表者名
      大窪和也,小武内清貴,藤井透
    • 学会等名
      第10回自動車用途コンポジットシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 平織り布強化CFRPの披露寿命‐母材に添加したセルロースナノファイバーの繊維長の影響-2018

    • 著者名/発表者名
      林研太, 大窪和也, 小武内清貴
    • 学会等名
      第10回自動車用途コンポジットシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical joint efficiency of orthotropic CFRTP plate joint fastened by steel bolts -Variation of observed local energy release rate at fracture-2018

    • 著者名/発表者名
      Wataru SHIOYA, Kiyotaka OBUNAI, Kazuya OKUBO, Takeshi ISHIKAWA
    • 学会等名
      The 12th SPSJ International Polymer Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ボルト接合された直交CFRTP板の継手効率の変化 ―締結力および本数とボルト穴近傍の局所エネルギ解放率との関係―2018

    • 著者名/発表者名
      塩谷渉,大窪和也,藤井透,冨岡正雄,石川健
    • 学会等名
      第9回日本複合材料会議(JCCM-9)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CFRTP板ボルト継手の継手効率の微細繊維添加カラーの併用による改善2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷渉,大窪和也,藤井透,富岡正雄,石川健
    • 学会等名
      日本接着学会第55回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CFRTPボルト継手の静的及び疲労特性 -微細繊維添加カラー併用の効果-2017

    • 著者名/発表者名
      塩谷渉,大窪和也,藤井透,富岡正雄,石川健
    • 学会等名
      第9回自動車用途コンポジットシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Joint efficiency of bolted CFRTP using reinforced collar with sub-micron fibers2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, K. Okubo, T. Fujii, A. Maeda, M. Tomioka and T. Ishikawa
    • 学会等名
      IPC2016 (International Polymer Conferences 2016)
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微細繊維を添加したカラーを併用してボルト締結されたCFRTP板の継手効率-積層構成の影響-2016

    • 著者名/発表者名
      山田雄斗 ,大窪和也 ,藤井透,前田明宏,冨岡正雄,石川健
    • 学会等名
      第41回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      高知工科大学永国寺キャンパス(高知県・高知市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of fatigue life and prevention of internal crack initiation of chopped carbon fiber reinforced plastics modified with micro glass fibers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Fujitani, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 学会等名
      2016 SPIE Smart Structures/NDE
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] セルロースナノファイバ(CNF)を添加したCFRPの機械的特性 -CNFの繊維長の違いによる影響-2016

    • 著者名/発表者名
      田中亜弥,大窪和也,藤井透
    • 学会等名
      第7回日本複合材料会議(JCCM-7)
    • 発表場所
      京都府民総合交流プラザ京都テルサ
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] ボルト締結されたCFRPおよびCFRTPの継手効率 -微細繊維を添加したカラー併用の効果-2016

    • 著者名/発表者名
      山田雄斗,大窪和也,藤井透
    • 学会等名
      第7回日本複合材料会議(JCCM-7)
    • 発表場所
      京都府民総合交流プラザ京都テルサ
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 母材材料への微細繊維の添加による再生炭素繊維/PP成形材の機械的特性の改善2016

    • 著者名/発表者名
      糸川幸輝,大窪和也,藤井透
    • 学会等名
      第7回日本複合材料会議(JCCM-7)
    • 発表場所
      京都府民総合交流プラザ京都テルサ
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] CFRTP母材への高分子量化した熱可塑性エポキシ樹脂の応用―母材樹脂の高分子量化によるCFRTPの静的および曲げ疲労特性の改善―2016

    • 著者名/発表者名
      永井奎祐,西田裕紀,大窪和也,藤井透
    • 学会等名
      第7回日本複合材料会議(JCCM-7)
    • 発表場所
      京都府民総合交流プラザ京都テルサ
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Repair flexuously impact damaged CFRTP applying an inserting method with tiny melted sheet of PP resin modified with fine glass fibers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Ootani, Kazuya Okubo and Toru Fujii
    • 学会等名
      2016 6th International conference on Key Engineering Materials
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2016-03-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CFRP(炭素繊維強化複合材料)の機械的特性に及ぼすCNF(セルロースナノファイバ)の添加の効果 -添加繊維周辺の応力状態のシュミレーションによる検証―2016

    • 著者名/発表者名
      林 祥衣,大窪和也,藤井 透
    • 学会等名
      日本機械学会 関西支部第91期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪電機通信大学
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of frictional Coefficient of Modified Shoe Sole onto icy and snowy Road by Tilting of Added Glass Fibers into Rubber2015

    • 著者名/発表者名
      Shunya Wakayama, Kazuya Okubo, Toru Fuji, Daisuke Sakata, Noriyuki Kado, Hiroshi Furutachi
    • 学会等名
      International Scholarly and Scientific Research & Innovation
    • 発表場所
      London
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微細ガラス繊維添加改質PP樹脂小片を用いたCFRTPの補修 -衝撃曲げ損傷部への溶融充填法の応用-2015

    • 著者名/発表者名
      大谷龍平,大窪和也,藤井 透
    • 学会等名
      第7回自動車用途コンポジットシンポジウム
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2015-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on improvement of mechanical performance of injection molded PP reinforced with bamboo pulp2015

    • 著者名/発表者名
      ibeop NAM,Nanqi WU,Kazuya OKUBO, Toru FUJII
    • 学会等名
      The 10th Korea-Japan Joint Symposium on Composite Materials
    • 発表場所
      Jeonju, KOREA
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 衝撃曲げ損傷を受けたCFRTPの補修-微細ガラス繊維添加改質PP樹脂小片の溶融充填法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      大谷龍平,大窪和也,藤井透
    • 学会等名
      第60回 FRP CON-EX2015
    • 発表場所
      東京 秋葉原UDX
    • 年月日
      2015-10-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Infulence of locational states of submicron fibers added into matrix on mechanical properties of plain-woven carbon fiber2015

    • 著者名/発表者名
      Soichro Kumamoto, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 学会等名
      SPB2015 INTERNATIONAL CONFERENCE ON SHEELS, PLATES AND BEAMS
    • 発表場所
      Bologna
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エポキシ樹脂中にサブミクロン繊維を添加した炭素繊維複合材料中の界面接着特性に及ぼす添加繊維の影響2015

    • 著者名/発表者名
      熊本宗一郎 大窪和也, 藤井透
    • 学会等名
      日本接着学会第53回年次大会
    • 発表場所
      愛知工業大学
    • 年月日
      2015-06-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] セルロースナノファイバ(CNF)を母材に添加した CFRPへの開繊炭素繊維の応用による疲労特性改善2015

    • 著者名/発表者名
      田中 亜弥,大窪和也, 藤井透,川邊和正,近藤慶一,山崎剛,浜田健一,原田哲哉
    • 学会等名
      材料学会第64期学術講演会
    • 発表場所
      山形大学米沢キャンパス
    • 年月日
      2015-05-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [産業財産権] 繊維強化繊維強化熱可塑性樹脂材料及びその製造方法2015

    • 発明者名
      井 透,大窪和也,大谷 龍平
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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