| 研究課題/領域番号 |
21K03751
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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 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
黄木 景二 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70281194)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | CFRP / 層間はく離 / 穿孔加工 / 電気インピーダンス / FBGセンサ / 層間強化 / デラミネーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
航空機構造などに用いられる層間強化炭素繊維強化プラスチック（CFRP）について，埋め込み光ファイバ（FBG）センシングと電気インピーダンス法を併用して，穿孔中のひずみ，インピーダンス変化，および加工（スラスト）力をその場モニタリングすることにより，穿孔損傷挙動を解明する。また穿孔加工中における層間はく離が発生する臨界スラスト力を予測する式を破壊力学により定式化する。
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| 研究成果の概要 |
CFRP積層板を穿孔加工する際，ドリル刃出口側に層間はく離（POD）が発生する。本研究では穿孔加工中のPODのリアルタイム検出を行った。PODが発生する臨界スラスト力を知るために，CFRP擬似等方性積層板に埋め込んだFBGセンサと治具のひずみによって穿孔周りの内部ひずみとスラスト力をモニタした。さらに，CFRP上下表面に電極を設置し，穿孔中の電気インピーダンス変化をリアルタイム測定した。ring/circle電極を用いることにより，PODが小さい場合でもインピーダンス変化からPOD発生を検出できた。ただし，層間強化型CFRPは層間の軟化により，明瞭な変化が測定できなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CFRP積層板は航空宇宙機や自動車の構造部材として用いられているが，接合のための穿孔加工を必要とする。穿孔加工時には出口側に層間はく離（POD）が発生するが，これによってCFRPの強度が低下する懸念がある。加工後の非破壊検査によってPODは検出できるが，加工中のどの段階でどれ位の大きさのスラスト力でPODが発生するのかは明らかにできない。本研究は電気インピーダンス法によりPOD発生の瞬間を検知する手法を開発したものであり，研究の成果は，層間はく離が発生しない加工条件の探索につながり，CFRP構造の強度信頼性向上に役立てることができる。
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