| 研究課題/領域番号 |
21K03753
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
|---|
研究代表者 |
坂上 賢一 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40383509)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | 複合材料 / 熱可塑性樹脂 / 粘弾性 / 粘塑性 / 強度予測 / 寿命予測 / 逆解析 / 圧縮性塑性 / 有限要素解析 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，炭素繊維強化熱可塑性樹脂（CFRTP）の広範な負荷条件での力学挙動・破壊挙動を熱可塑性樹脂の本質的な特性である粘弾性・粘塑性に基づいてシミュレーション可能な数値解析法を確立することを目的とする．各種材料試験を通じて熱可塑性樹脂およびCFRTPの粘弾性・粘塑性特性と破壊挙動の温度・ひずみ速度依存性を明らかにする．また，有限要素解析に必要な粘弾性・粘塑性サブルーチンを開発するとともに，CFRTPの力学挙動を再現できる解析モデルを構築し，粘弾性・粘塑性解析に基づきCFRTPの破壊挙動を予測する．
|
| 研究成果の概要 |
ポリアミド6（PA6）およびポリブチレンテレフタレート（PBT）の粘弾性・粘塑性挙動から，非線形粘弾性と塑性または粘塑性を組み合わせた力学モデルにより熱可塑性樹脂の時間依存力学挙動を最もよく再現できることを明らかにした．また，熱可塑性樹脂の粘弾性特性および時間-温度換算則を用いることにより，応力負担モデル（Global Load Shearingモデル）およびその拡張モデルを通じて一方向強化熱可塑性樹脂の引張強度の温度依存性と強度のばらつきを予測できることを明らかにした．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ポリアミド6（PA6）などの熱可塑性樹脂をマトリクスとする炭素繊維強化熱可塑性樹脂（CFRTP）は構造用CFRTPとして期待されている．構造用CFRTPの設計において，低温から高温までの広い温度範囲，ならびに衝撃負荷から長期クリープまでの広いひずみ速度範囲に対する強度を予測する必要がある．本研究は一方向強化熱可塑性樹脂の強度・寿命予測法を提案しており，この成果は自動車やインフラ構造物に向けたCFRTPの設計と利用拡大に貢献できる．
|
