| 研究課題/領域番号 |
19H02342
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
小笠原 俊夫 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20344244)
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| 研究分担者 |
平野 義鎭 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (90425786)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
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| キーワード | 航空宇宙工学 / 複合材料 / 落雷 / 損傷・破壊 / 数値解析 / CFRP / 雷撃 / 損傷解析 / 有限要素法 / 衝撃損傷 / 雷撃損傷 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
CFRPの雷撃損傷は、熱・電気・力学的な物理現象と、繊維の昇華や樹脂の熱分解などの化学現象が、短時間に重畳する複雑な現象である。ジュール発熱が雷撃損傷に対して最も大きな影響を及ぼすことから熱・電気連成解析による損傷予測が行われているが十分な精度での損傷予測は達成できていない。本研究ではCFRPの雷撃損傷メカニズムを解明することを目的として、①インパルス電流を直接印加したCFRPの電撃損傷現象の解明およびモデル化・定式化、②模擬雷撃試験におけるCFRPへの電気的・力学的荷重の実験による同定と検証、を行う。またこれらの知見を統合して、③雷撃損傷挙動のマルチフィジックス数値解析手法を構築する。
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| 研究成果の概要 |
航空機用CFRPにおける雷撃損傷メカニズムの解明を目指して、インパルス電流を直接印加したCFRPの電撃損傷現象の解明とモデル化、模擬雷撃試験におけるCFRPへの電気的・力学的荷重の実験による同定と検証、熱・電気・力学連成による雷撃損傷のマルチフィジックス数値解析手法について検討した。実験結果に基づきCFRP厚さ方向の非線形I-V特性と電撃印可点におけるアークルートの時間発展を考慮した熱－電気連成による雷撃損傷解析モデルを構築し、実験結果により合致した解析結果が得られることが確認された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
航空機用炭素繊維強化プラスチック（CFRP）における非線形の電流-電圧挙動を実験的に解明し、この現象を考慮することによって、雷撃による損傷挙動を精度良く予測できることを明らかにした。この成果は、航空機のみならずエネルギーやインフラなどCFRPの適用が拡大している多くの分野において有用であり、社会的な意義も高い。また、耐雷撃損傷性に優れた材料開発にも寄与できる。
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