| 研究課題/領域番号 |
20K04182
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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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| 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 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
高坂 達郎 高知工科大学, システム工学群, 教授 (80315978)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | Composite materials / Resin flow / Delamination / Optical fiber sensor / Strain measurement / Process monitoring / Structural monitoring / Rayleigh scattering / 損傷モニタリング / 複合材料 / FRP / 層間剥離 / 光ファイバセンサ / レイリー散乱型分布センサ / ひずみ分布測定 / 温度分布測定 / 成形モニタリング / 非破壊検査 / レイリー散乱 / 屈折率測定 / 樹脂流動 / 損傷同定 / プロセスモニタリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，1本で広範囲測定が可能なレイリー散乱型光ファイバ分布センサを用いて，製造時には樹脂流動と成形ひずみと初期欠陥を，運用時には多重剥離損傷の発生・進展をリアルタイムで同定する手法を確立することを目的とする．センサは製造時にプリフォームに埋め込まれ，製造後にもそのまま用いる．樹脂流動で生じるプリフォームのひずみ分布からフローフロント位置を同定し，加熱成形時には硬化収縮および熱ひずみの分布を測定して初期欠陥の同定を行う．さらに運用中に荷重を受けた場合に生じるひずみ場の乱れと，理論解析によって得られているひずみの乱れ場と剥離損傷形態の関係から，剥離の発生・進展・形状の同定を可能にする．
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| 研究成果の概要 |
効率化と安全性向上に，FRP構造の成形や内部損傷のリアルタイムモニタリング手法が提案されている．本研究では，レイリー散乱型光ファイバ分布センサを用いて，RTM成形における樹脂流動と，FRPの層間剥離を検出する手法を確立することを目的とした．実験および解析結果から，RTM成形における樹脂流動のフローフロント位置をグリッド配置したセンサで測定可能であることが分かった．また，剥離としてモードI剥離，モードII剥離そして接着剥離に着目し，どの剥離においても表面ひずみ分布測定結果から検出可能であることを示した．さらに加熱時の裏面温度測定によって内部剥離の検出が可能出ることも明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
レイリー散乱型光ファイバ分布センサを用いた樹脂流動は世界に例が無く，またひずみ分布測定による剥離検出の例も多くない．よって本研究はオリジナリティが高く，また検出の仕組みを明らかにすることには学術的な価値が高い．これらの成果は，FRP製造における歩留まりを改善し，また開発コストを低下させる．さらに運用時のFRP構造のリアルタイム剥離検出は，航空機の安全性を高め，また定期検査のコストを軽減することから，航空機業界では重要な命題である．本研究成果を応用すれば1本のセンサで小型航空機構造全体のモニタリングが可能であり，特に近年話題の空飛ぶクルマの安全性確保において重要な意義があると考えている．
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