| 研究課題/領域番号 |
20K14606
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
後藤 圭太 名古屋大学, ナショナルコンポジットセンター, 准教授 (00760935)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 複合材料 / CFRP / 非弾性特性 / 界面特性 / その場観察 / マルチスケール / 損傷解析 / 機械材料・材料力学 / 複合材料・物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，樹脂母材の力学的特性における負荷速度依存性を考慮したCFRP（炭素繊維強化プラスチック）の損傷進展解析手法に結合力要素を導入することで，繊維／母材界面および樹脂母材の損傷挙動を評価可能な非弾性損傷解析手法を構築するとともに，DIC（デジタル画像相関法）によるその場観察技術を適用し，繊維／母材界面特性を逆解析的に評価可能な手法を確立する．さらに，これらの手法を用いて，負荷速度に依存したミクロ構造に生じる破壊モードと，マクロ構造における力学的特性の変化を関連付けたCFRPのマルチスケール損傷解析を実施する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，炭素繊維強化複合材料（CFRP）の炭素繊維／マトリクス界面特性について評価することを目的とする．引張試験中のその場観察によって界面損傷の発生・進展挙動を観察するとともに，デジタル画像相関法によりひずみ分布を測定した．観察結果を基に，結合力要素を導入したマルチスケール弾粘塑性解析によって界面強度を同定した．さらに，同定されたパラメータを用いてCFRPの解析を実施し，有効性の検証を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
炭素繊維／マトリクス界面損傷はCFRPに発生する最初期の損傷であり，これを起点としてトランスバースクラックや層間はく離が誘発されることから，その特性を詳細に把握することが重要となっている．本研究では界面損傷の発生・進展を観察し，数値解析によって特性の同定を試みた．このように，界面損傷の有無やその際の応力／ひずみ分布を直接計測した例は少なく，本研究の学術的意義である．また，界面特性を把握することはCFRPの特性向上にも繋がることから，社会的意義も大きいと考える．
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