| 研究課題/領域番号 |
20H02028
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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18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
北條 正樹 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (70252492)
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| 研究分担者 |
木村 正雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (00373746)
西川 雅章 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60512085)
松田 直樹 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (90756818)
大島 草太 東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (90885112)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2020年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
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| キーワード | CFRP / 破壊力学特性 / メゾスケール / X線CT顕微鏡（CT) / イメージベイスドモデル / X線顕微鏡（CT） / X線CT顕微鏡（CT） / X線顕微鏡(CT) |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題では，メゾレベルおよびナノレベルでの空間分解能を有するX線顕微鏡（CT）によりき裂先端損傷領域での静的および疲労破壊の前駆現象を３次元かつ時間経過とともに観察する．３次元画像に基づくモデル解析を併用することにより，マクロな破壊の前駆現象である損傷領域の微視的な損傷の発生と進展の力学原理を解明する．これにより，より高性能な複合材料及び構造開発のための微視的観点からの材料開発指針を得る．
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| 研究成果の概要 |
本課題では，CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics）の破壊力学特性（破壊じん性やき裂進展特性）を決定する微視的因子を解明することを目的として，放射光を用いたX線CT（SR X-CT）を用いて，モードIおよびモードI/II混合負荷を与えたその場観察を行い，き裂先端領域を観察するとともに，力学モデルにより，CFRPの界面領域におけるマクロな破壊発生の前駆現象と破壊の三次元メカニズムを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
X線顕微鏡(CT)によりCFRPのモードI負荷および混合モード下におけるき裂先端損傷領域での損傷を詳細に観察する実験法を確立した．観察結果を基に，３次元画像に基づくモデル解析を検討し，有限要素法に基づく数値解析を用いて，繊維間距離や最大主応力，静水圧応力，応力三軸度の関係について評価するモデルを構築した．これにより，CFRPのき裂先端領域において，界面はく離が先行し，樹脂破壊が遅れて発生する力学原理が明らかとなり，学術的に新規性の高い知見を得ることができた．CFRPを用いた材料・構造設計において，メゾスケールからのCFRP破壊力学特性の設計につながる実用的な成果が得られた．
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