| 研究課題/領域番号 |
17K06219
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
本田 真也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90548190)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 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)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 複合材料 / 最適設計 / 塑性加工 / 自由繊維形状 / ファイバー縫付機 / 深絞加工 / 熱可塑性複合材 / プレス成形 / 深絞り成形 / 曲線状繊維 / トポロジー最適化 / 座屈強度 / プレス成型 / 機械力学・制御 / 自由形状繊維 |
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| 研究成果の概要 |
ファイバー縫付機および加熱プレス成形により熱可塑性樹脂を母材とする炭素繊維強化複合材料を成形し，熱可塑性複合材料の積層板の円筒深絞り加工を行った．サーボプレスを用いた深絞り加工では，作製した熱可塑性複合材の積層板に対し加熱工程は恒温器，プレス工程はサーボプレス機と工程を2つに分けたスタンピング成形を行った．圧縮試験の結果より，円筒深絞り加工品において，最適な繊維配置により力学的特性が向上することが確認できた．4点曲げ試験を想定したモデルにトポロジー最適化を行い，最適な形状を求めた．三種類の一般的な形状を持つモデルと剛性係数を比較したところ，最適化を行った形状が最も大きい剛性係数を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
複合材シェル部材の深絞り成型などに発展・応用可能である．一般的な平織材や一方向材による熱可塑性複合材をプレスした場合，底抜けなどの割れが発生してしまう問題があった．しかしながら，本手法を用いて，プレス成型後を考慮した最適な繊維形状・繊維分布を有するプリフォームを作成することで，より加工性が高く，高性能な複合材部材の成型が可能となり，複合材の利用拡大につながると考えられる．
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