マルチスケール解析に基づくFRP積層板の高精度クリープ予測技術の開発および検証

• 研究課題/領域番号: 20760064
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 松田 哲也 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 講師 (90345926)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2009年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2008年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 均質化 / マルチスケール / FRP積層板 / クリープ / 均質化理論 / 高温 / マルチスヶール

研究概要

本研究では,時間依存変形の均質化理論に基づくマルチスケール解析により,FRP積層板のクリープ挙動を精度良く予測する手法を開発した.本手法を用いて,代表的なFRP積層板であるCFRP積層板の高温クリープ挙動を解析したところ,解析結果は試験結果と良く一致し,本手法の有用性が示された.さらに,本手法により平織GFRP積層板のクリープ解析を行ったところ,強化材である平織布の積層パターンが,平織GFRP積層板のクリープひずみに大きく影響を及ぼすことを見いだした.

研究成果

• [雑誌論文] Multi-Scale Creep Analysis of Angle-Ply CFRP Laminates Based on a Homogenization Theory (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, Y. Fukuda
  • 雑誌名: Pro-ceedings of 2010 JSME M&M Symposium for Young Researchers (CD-ROM)
  • NAID: 130000420995
• [雑誌論文] Multi-Scale Creep Analysis of Angle-Ply CFRP Laminates Based on a Homogenization Theory (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuda, Y.Fukuda
  • 雑誌名: Proceedings of 2010 JSME M&M Symposium for Young Researchers (CD-ROM)
  • NAID: 130000420995
• [雑誌論文] A Homogenization Theory for Periodic Materials with Misalignment of Unit Cell Arrangements (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuda, Y.Fukuda, K.Nakata, M.Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of International Symposium on Plasticity 2010 (CD-ROM)
• [雑誌論文] Evaluation of Thermo-Viscoelastic Property of CFRP Laminate Based on a Homogenization Theory (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Kaku, M.Arai, T.Fukuoka, T.Matsuda
  • 雑誌名: ACTA MECHANICA (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ho-mogenization Creep Analysis of Plain- Woven GFRP Laminates (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Nakata, M. Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of 17th International Conference on Composite Materials (CD-ROM)
• [雑誌論文] Homogenization Creep Analysis of Plain-Woven GFRP Laminates (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuda, K.Nakata, M.Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of 17th International Conference on Composite Materials (CD-ROM)
• [雑誌論文] Multi-Scale Creep Simulation of Unidirectional CFRP Laminates (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuda, Y.Fukuta, M.Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of 2nd ECCOMAS Thematic Conference on the Mechanical Response of Composites (USB-Memory)
• [雑誌論文] Characterization of Relaxation Modulus of Carbon Fiber Reinforced Plastic Using Homogenization Method (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Arai, K.Kaku, T.Fukuoka, T.Matsuda
  • 雑誌名: Proceedings of 8th International Congress on Thermal Stresses (CD-ROM)
• [雑誌論文] Multi-Scale Creep Analysis of Plain-Woven Laminates Using Time-Dependent Homoge-nization Theory: Effects of Laminate Configuration (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nakata, T. Matsuda, M. Kawai
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B Vol.22 ページ: 6173-6178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ho-mogenized Creep Behavior of CFRP Laminates at High Temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuta, T. Matsuda, M. Kawai
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B Vol.22 ページ: 6161-6166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-Scale Creep Analysis of Plain-Woven Laminates Using Time-Dependent Homogenization Theory : Effects of Laminate Configuration (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nakata, T. Matsuda, M. Kawai
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B 22 ページ: 6173-6178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homogenized Creep Behavior of CFRP Laminates at High Temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuta, T. Matsuda, M. Kawai
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B 22 ページ: 6161-6166
  • 査読あり
• [雑誌論文] 均質化法を用いたCFRP積層板の粘弾性構成式の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 荒井政大, 角孝平, 伏見祐介, 松田哲也
  • 雑誌名: 計算数理工学論文集 8 ページ: 53-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rate-Dependence of Off-Axis Tensile Behavior of Cross-Ply CFRP Laminates at Elevated Temperature and Its Simulation (2008)
  • 著者名/発表者名: F. Takeuchi, M. Kawai J.Q. Zhang, T. Matsuda
  • 雑誌名: Advance Composite Materials 17 ページ: 57-73
  • NAID: 10023982349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creep Analysis of Plain-Woven GFRP Laminates Based on Homogenization Theory - Effects of Laminate Configuration on Creep Behavior - (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Nakata, M. Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th Asia-Australasian Conference on Composite Materials ページ: 160-163
• [雑誌論文] Distributions of Microscopic Interlaminar Stress of CFRP Cross-Ply Laminates - Analysis Based on Multi-Scale Modeling- (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Sekine, T. Matsuda, M. Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th Asia-Australasian Conference on Composite Materials ページ: 375-378
• [雑誌論文] Multiscale Creep Analysis of Fiber-Reinforced Laminates Based on Homogenization Theory (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Nakata Y. Fukuta, M. Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of the 13th US-Japan Conference on Composite Materials (CD-ROM)
• [学会発表] Homogenization Theory for Peri-odic Materials with Misaligned Unit Cell Arrangements (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, Y. Fukuda, N. Yamamoto, K. Nakata
  • 学会等名: 2nd Interna-tional Workshops on Advances in Compu-tational Mechanics
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2010-03-31
• [学会発表] Homogenization Theory for Periodic Materials with Misaligned Unit Cell Arrangements(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuda, Y.Fukuda, N.Yamamoto, K.Nakata
  • 学会等名: 2nd International Workshops on Advances in Computational Mechanics
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2010-03-31
• [学会発表] ユニットセル配置にずれを有する周期材料に対する均質化理論の適用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 福田祐三, 河井昌道
  • 学会等名: 日本機械学会第22回計算力学講演会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2009-10-12
• [学会発表] ユニットセル配置にずれを有する周期複合材料の均質化理論および弾-粘塑性解析への適用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田祐三, 松田哲也, 河井昌道
  • 学会等名: 日本複合材料学会第34回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 金沢工業大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] CFRPクロスプライ積層板の層間における微視的応力分布の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 関根彬允
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2008材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県草津市)
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] ユニットセル配置にずれを有する周期材料への均質化理論の適用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田祐三, 松田哲也, 河井昌道
  • 学会等名: 日本機械学会平成21年度茨城講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-08-25
• [学会発表] 均質化理論による平織GFRP積層板のクリープ解析(積層ずれの影響) (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田祐三, 松田哲也, 中田啓介, 河井昌道
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2009材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2009-07-25
• [学会発表] ユニットセル配置にずれを有する周期材料に対する均質化理論 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 福田祐三, 中田啓介, 河井昌道
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2009材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2009-07-25
• [学会発表] 均質化理論によるCFRP積層板の高温クリープ解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 福田悠一, 河井昌道
  • 学会等名: 日本学術会議第58回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 日本学術会議
  • 年月日: 2009-06-10
• [学会発表] ユニソトセル配置にずれを有する複合材料への均質化理論の適用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田祐三, 松田哲也, 河井昌道
  • 学会等名: 日本複合材料学会2009年度研究発表講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2009-05-19
• [学会発表] 短繊維強化複合材料の均質化弾性係数について (2009)
  • 著者名/発表者名: 荒井政大, 角孝平, 松田哲也
  • 学会等名: 日本計算工学会第14回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2009-05-14
• [学会発表] 均質化法によるCFRP積層板の熱粘弾性特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福岡隆広, 角孝平, 荒井政大, 松田哲也
  • 学会等名: 日本計算工学会第14回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2009-05-14
• [学会発表] ユニットセル配置にずれを有する複合材料の均質化理論 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福田祐三, 松田哲也, 中田啓介
  • 学会等名: 日本計算工学会第14回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2009-05-14
• [学会発表] 均質化理論によるCFRP積層板のマルチスケール高温クリープ解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 福田悠一, 河井昌道
  • 学会等名: 日本計算工学会第14回計算工学講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2009-05-14
• [学会発表] 平織積層板のマルチスケールクリープ解析(積層構成の影響) (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 中田啓介, 河井昌道
  • 学会等名: 日本機械学会第21回計算力学講演会
  • 発表場所: 琉球大学
  • 年月日: 2008-11-03
• [学会発表] 平織積層板のマルチスヶ一ルクリープ解析(積層構成の影響) (2008)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也
  • 学会等名: 日本機械学会第21回計算力学講演会
  • 発表場所: 琉球大学(沖縄県中頭郡)
  • 年月日: 2008-11-03
• [学会発表] 均質化理論による平織積層板のマルチスケールクリープ解析(積層構成の影響) (2008)
  • 著者名/発表者名: 中田啓介
  • 学会等名: 日本複合材料学会第33回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学(北海道札幌市)
  • 年月日: 2008-10-27
• [学会発表] 一方向CFRP積層板のマルチスケールクリープシミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田悠一, 松田哲也, 河井昌道
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2008材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 立命館大学
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] 一方向CFRP積層板のマルチスケールクリープシミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田悠一
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2008材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 立命館大学(滋賀県草津市)
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] CFRPクロスプライ積層板の微視的層間応力分布 : 均質化理論に基づく解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 関根彬允
  • 学会等名: 日本複合材料学会2008年度研究発表講演会
  • 発表場所: 東京大学(東京都文京区)
  • 年月日: 2008-06-05
• [図書] R.M.Guedes, Creep and Fatigue in Polymer Matrix Composites(Predicting the elastic-viscoplastic and creep behaviour of polymer matrix composites using the homogenization theory) (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuda, N.Ohno(分担執筆)
  • 出版者: Woodhead Publishing Limited(in press)
• [図書] Cambridge, UK, Pre-dicting the elastic-viscoplastic and creep behaviour of polymer matrix com-posites using the homogenization theory, Creep and Fatigue in Polymer Matrix Composites(R.M. Guedes)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, N. Ohno
  • 出版者: Woodhead Pub-lishing Limited(in press)
• [備考]
  • URL: http://www.trios.tsukuba.ac.jp/Profiles/0004/0002030/profile.html
• [備考]
  • URL: http://www.trios.tsukuba.ac.jp/Profiles/0004/0002030/profile.html
• [備考]
  • URL: http://www.trios.tsukuba.ac.jp/Profiles/0004/0002030/profile.Html