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短繊維強化樹脂複合材料のX線による非破壊内部疲労損傷評価手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K03852
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関名城大学

研究代表者

清水 憲一  名城大学, 理工学部, 教授 (50294434)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードX線ひずみスキャンニング法 / 熱応力 / 短繊維GFRP / 繊維配向分布 / マイクロメカニックス / ガラス短繊維強化樹脂 / 内部ひずみ / 放射光 / ひずみスキャンニング法 / X線 / 疲労 / 短繊維樹脂複合材料 / X線測定 / 繊維配向 / ウェルド
研究成果の概要

3層積層構造を有する短繊維GFRPに対して,X線によるひずみスキャンニング法を行った結果,PPS相の板厚方向の熱ひずみは圧縮の値を示した.これに対して,面内方向の熱ひずみは射出方向,直交方向ともに比較的小さい値であった.
負荷応力に対して,PPS相のひずみは比例的に増加したことから,ひずみ一定モデルに従って変形することがわかった.また,引張強さから,破断時のPPS相ひずみを予測した結果,ウェルドでは小さいひずみで破断したことから,危険部位であることがわかった.ウェルドでは,マクロひずみの増加に対するPPS相のひずみ増加割合が小さかったことから,繊維と樹脂の結合が弱い可能性がある.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,ガラス短繊維で強化した熱可塑性樹脂PPSの複合材料に生じる内部ひずみを,高輝度放射光によるひずみスキャンニング法を用いて非破壊的に評価したものである.この方法では,細いX線束をスキャンして局所のひずみの分布を測定できるために,繊維配向が一様でない部材にも適用可能であり,実際に自動車用部品の材料に使用されているガラス短繊維強化PPSの射出成形平板に対して,板厚内部のPPS相のひずみ分布の変化を測定することに成功している.さらに理論的基礎として,繊維配向を考慮したマイクロメカニックスおよび有限要素法を組み合わせた新たな解析手法を提案し,その妥当性を示している.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] ガラス短繊維強化樹脂の内部ひずみ分布の放射光ひずみスキャンニング法による評価2020

    • 著者名/発表者名
      SHIMIZU Kenichi、IWAHORI Keisuke、SATO Tatsuki、TSUCHIHASHI Hiromu、KATO Naoki、TANAKA Keisuke
    • 雑誌名

      材料

      巻: 69 号: 4 ページ: 300-307

    • DOI

      10.2472/jsms.69.300

    • NAID

      130007833306

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2020-04-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 引張り負荷過程における短繊維GFRPのX線応力測定と繊維配向の影響2020

    • 著者名/発表者名
      清水憲一,鈴木義典,木村啓二,田中啓介
    • 学会等名
      第54回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ウェルド部を有する短繊維GFRP の疲労特性2019

    • 著者名/発表者名
      〇清水憲一(名城大),竹田章悟(名城大理工),土橋広武(名城大院),岩堀恵介(デンソー)
    • 学会等名
      日本材料学会第68 期学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 短繊維GFRPの三軸熱ひずみおよび引張条件下における内部ひずみ変化の評価2019

    • 著者名/発表者名
      岩堀恵介(デンソー),〇清水憲一(名城大),佐藤龍樹(名城大院),土橋広武(名城大院),田中啓介(名産研)
    • 学会等名
      第53回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状組織を有する短繊維CFRP の疲労き裂前縁形状の評価2019

    • 著者名/発表者名
      〇加藤直己(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),田中啓介(名産研)
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 射出成形した短繊維CFRP の疲労に伴うスティフネスの変化と疲労特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      〇土橋広武(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),田中啓介(名産研)
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 円孔を有する短繊維CFRP の疲労き裂発生挙動2019

    • 著者名/発表者名
      〇佐藤龍樹(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),田中啓介(名産研)
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2019材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 短繊維GFRPの異方性が疲労強度に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      〇犬飼英人(名城大院),清水憲一(名城大),岩堀恵介(デンソー),鈴木良典(名城大院)
    • 学会等名
      2019年度日本ばね学会秋季定例行事
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 短繊維GFRP射出成型板のX線応力測定と疲労破壊挙動2019

    • 著者名/発表者名
      ○鈴木良典 (名城大院),土橋広武 (名城大院),清水憲一 (名城大),岩堀恵介 (デンソー),田中啓介 (名産研)
    • 学会等名
      第19回破壊力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 短繊維強化CFRP射出成型板のき裂進展速度に及ぼすき裂閉口の影響2019

    • 著者名/発表者名
      ○加藤弘之 (名城大院),清水憲一 (名城大),岩堀恵介 (デンソー),田中啓介 (名産研)
    • 学会等名
      第19回破壊力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Thickness on Fatigue Crack Propagation in Injection Molded Short Carbon Fiber Reinforced Plastics2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Shimizu, Yuya Hasegawa and Keisuke Tanaka
    • 学会等名
      Fatigue2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 短繊維強化樹脂材料の疲労に伴うスティフネスおよび樹脂相応力の変化2018

    • 著者名/発表者名
      清水憲一,土橋広武,王チン,岩堀恵介,田中啓介
    • 学会等名
      X線シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 射出成型した短繊維FRPの疲労き裂発生挙動に及ぼす繊維配向の影響2018

    • 著者名/発表者名
      土橋広武,王チン,清水憲一,岩堀恵介,田中啓介
    • 学会等名
      疲労シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 短繊維CFRPの疲労き裂進展挙動に及ぼす層状組織の影響2018

    • 著者名/発表者名
      加藤直己,長谷川祐哉,清水憲一,岩堀恵介,田中啓介
    • 学会等名
      疲労シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 短繊維CFRPの疲労き裂発生挙動に及ぼす切欠き穴径の影響2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤龍樹,清水憲一,王チン,岩堀恵介,田中啓介
    • 学会等名
      M&M2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 短繊維CFRPのき裂開閉口挙動2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 弘之,清水憲一,岩堀恵介,田中啓介
    • 学会等名
      M&M2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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