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複合材構造ボルトレス化に向けた接着接合部繊維強化型クラックアレスタ技術基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H03475
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東京大学

研究代表者

水口 周  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70512359)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード複合材料 / 接着接合 / クラックアレスタ / 亀裂抑制 / 応力集中 / 剥離 / 損傷許容性 / 樹脂亀裂 / 伸張成形 / 接着 / 亀裂 / 亀裂進展抑制 / 航空宇宙工学 / 接着構造
研究成果の概要

本研究では、複合材構造のボルトレス化を実現するための、独自の繊維強化型クラックアレスタ技術基盤を構築した。各種亀裂進展試験および有限要素解析を用いることで、亀裂停止効果を最大化させるアレスタ構成を検討し、疲労接着剥がれおよびTジョイントの剥離を抑制できることを実証した。また、層端部の応力集中を抑制するPly curving terminationを考案し、基礎的な検討により有効性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の航空機複合材構造は、硬化成形した部材を接合し構造に組み立てる際に剥離防止のためのボルト締結が大量に用いられているため、複合材料の優れた力学的特性・軽量性が十分には生かされておらず、また製造コストが従来金属構造に比べて非常に高い。本研究は接着接合の信頼性を向上させることを目的とした試みであり、ボルト締結部を大幅に削減する「ボルトレス化」により軽量化と低コスト化を同時に実現するものである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of interlocking fiber configuration on mode-I disbond arresting in composite bonded joints2020

    • 著者名/発表者名
      S. Hisada, S. Minakuchi, N. Takeda
    • 雑誌名

      SAMPE JOURNAL

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ply Curving Termination to Suppress Delamination in Composite Ply Drop-Off2019

    • 著者名/発表者名
      Minakuchi S., Takeda N.
    • 学会等名
      The International Committee on Aeronautical Fatigue and Structural Integrity (ICAF) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ply curving termination: suppressing delamination in tapered composites2019

    • 著者名/発表者名
      Shu Minakuchi, Nobuo Takeda
    • 学会等名
      22nd International Conference on Composite Materials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Process-induced failure of deltoid in composite T-joint: fiber-optic based monitoring and numerical simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Shinsaku Hisada, Shu Minakuchi, Nobuo Takeda
    • 学会等名
      22nd International Conference on Composite Materials 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ply curving termination:suppressing delamination in composite ply drop-off2019

    • 著者名/発表者名
      Shu Minakuchi, Nobuo Takeda
    • 学会等名
      1st Russia-Japan Joint Workshop on Composite Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ply Curving Terminationを用いた複合材剥離抑制2019

    • 著者名/発表者名
      水口周,武田展雄
    • 学会等名
      第61回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ply Curving Terminationによるトランスバースクラックと端面剥離の抑制2019

    • 著者名/発表者名
      水口周,武田展雄
    • 学会等名
      第 11回 日本複合材料会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CRACK PROPAGATION SUPPRESSION IN COMPOSITE T-JOINT USING FIBER-REINFORCEMENT-BASED CRACK ARRESTER2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsaku Hisada, Shu Minakuchi and Nobuo Takeda
    • 学会等名
      18th European 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] 繊維強化型クラックアレスタを用いた複合材T-jointの損傷許容性向上2018

    • 著者名/発表者名
      久田深作,水口周,武田展雄
    • 学会等名
      第60回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Enhancing Damage Tolerance of Composite T-joint Using Fiber-Reinforcement-Based Crack Arrester2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsaku Hisada, Shu Minakuchi, Nobuo Takeda
    • 学会等名
      American Society for Composites 33rd Technical Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 繊維強化型クラックアレスタを用いた複合材T-jointの亀裂進展抑制2018

    • 著者名/発表者名
      久田深作, 水口周, 武田展雄
    • 学会等名
      第9回日本複合材料会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Crack Propagation Suppression in Composite T-joint using Fiber-reinforcement-based Crack Arrester2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsaku Hisada, Shu Minakuchi and Nobuo Takeda
    • 学会等名
      18 European Conference on Composite Materials -ECCM 18
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Arresting Fatigue Crack in Composite Bonded Joint using Fiber-Reinforcement Design Feature2017

    • 著者名/発表者名
      Shu Minakuchi and Nobuo Takeda
    • 学会等名
      International Committee on Aeronautical Fatigue and Structural Integrity ICAF2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ARRESTING CRACK IN COMPOSITE BONDED JOINT UNDER FATIGUE USING FIBER-REINFORCEMENT-BASED FEATURE2017

    • 著者名/発表者名
      Shu Minakuchi and Nobuo Takeda
    • 学会等名
      SAMPE Seattle 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ARRESTING FATIGUE CRACK IN COMPOSITE BONDED JOINT USING INTERLOCKED FIBER FEATURE2017

    • 著者名/発表者名
      Shu Minakuchi and Nobuo Takeda
    • 学会等名
      21st International Conference on Composite Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] STOPPING FATIGUE CRACK IN COMPOSITE BONDED JOINT USING INTERLOCKED FIBER FEATURE2017

    • 著者名/発表者名
      Shu Minakuchi and Nobuo Takeda
    • 学会等名
      15th European-Japanese Meeting on Composite Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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