CFRPの損傷・破壊に関するマルチスケールモデリングの構築と構造設計への応用

• 研究課題/領域番号: 15K06597
• 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: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 岡部 朋永 東北大学, 工学研究科, 教授 (50344164)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 複合材料 / マルチスケールモデリング / 分子シミュレーション / 機械特性評価

研究成果の概要

一般に、CFRPは、炭素繊維とマトリクス樹脂による微視的な構造を有している。これにより複雑な損傷挙動を示す。これらスケールの異なる力学挙動を、正確に把握することがCFRPの特性を活かした設計につながると考えられる。これまでマルチスケールシミュレーションはあくまで補足的に用いられており、積極的に機体設計にまで組み込んだ例は見当たらない。そこで、本研究ではこれらの現象を体系的に取り扱うマルチスケールモデリングに基づく機体設計手法を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Continuum damage mechanics modeling of composite laminates including transverse cracks (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga Okabe, Sota Onodera, Yuta Kumagai, Yoshiko Nagumo
  • 雑誌名: International Journal of Damage Mechanics 巻: in press 号: 6 ページ: 1-19
  • DOI: 10.1177/1056789517711238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fracture behavior of diamondlike carbon films deposited on polymer substrates (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Go、Okabe Tomonaga、Ikenaga Noriaki
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology A 巻: 36 号: 2
  • DOI: 10.1116/1.5003683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of structure characteristics in laminated graphene oxide nanocomposites using molecular dynamics simulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Oya Yutaka、Inuyama Kyosuke、Okabe Tomonaga、Koyanagi Jun、Matsuzaki Ryosuke
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 未定 号: 4 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1080/09243046.2017.1407278
  • NAID: 130005549344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiscale modeling of free-surface effect on crack formation in unidirectional off-axis laminates (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuta Kumagai, Sota Onodera, Yoshiko Nagumo, Tomonaga Okabe, Kenichi Yoshioka
  • 雑誌名: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 巻: 98 ページ: 136-146
  • DOI: 10.1016/j.compositesa.2017.03.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prediction for progression of transverse cracking in CFRP cross-ply laminates using Monte Carlo method (2017)
  • 著者名/発表者名: Onodera Sota、Nagumo Yoshiko、Okabe Tomonaga
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 26 号: 5 ページ: 477-491
  • DOI: 10.1080/09243046.2017.1325076
  • NAID: 120007036948
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiscale Modeling of Free-Surface Effect on Crack Formation in Unidirectional Off-Axis Laminates (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuta Kumagai, Sota Onodera, Yoshiko Nagumo, Tomonaga Okabe, Kenichi Yoshioka
  • 雑誌名: Composites: Part A 巻: 98 ページ: 136-146
  • 査読あり / 謝辞記載あり