| 研究課題/領域番号 |
21K03760
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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 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
野田 淳二 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (00398992)
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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 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 十字型試験片 / モードI型はく離 / モードIII型はく離 / 結合力要素 / 繊維強化複合材料 / はく離挙動 / グリーンコンポジット / 界面はく離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，桁構造半球体を用いた津波避難シェルターの開発を念頭に，比強度に優れる一方向複合材料を用いた桁構造体の健全性評価を可能とする複合荷重状態での桁接合強度評価法を提案する．十字型UD桁試験片を対象に接合部の曲げ負荷下はく離挙動や面内2次元せん断型はく離挙動を呈する試験法を提案し，その場観察による損傷の定量化および結合力要素を用いた損傷進展シミュレーションを併用することにより，桁接合部のはく離挙動を解明することを目的とする．本試験法の妥当性を検証した後，複雑な桁構造体のはく離を含む破壊シミュレーションを実施することにより本研究の有用性を示す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，軽量・高強度化に優れる一方向複合材料を用いた桁構造体の信頼性評価を可能とする複合荷重状態での桁接合強度評価法を提案した．十字型一方向桁試験片に曲げ負荷および面内せん断負荷を与えることにより，接合部の曲げ負荷下はく離挙動や面内2次元せん断型はく離挙動を呈する試験法を確立した．その場観察による損傷の定量化および結合力要素を用いた有限要素法に基づく損傷進展シミュレーションを併用することにより，桁接合部のはく離挙動を解明した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，トポロジー構造最適化した複雑なFRP桁構造物が3Dプリンタによって成形され自転車等に実装される例や人工衛星のラティス構造体の実用等，桁構造がCFRP構造物のより高比強度化に寄与している．FRP桁構造体は，身近な生活から宇宙空間までこれまでの概念を覆す注目される構造であり，未解明であった桁接合体はく離挙動の解明は，その解明手法は学術的意義が高く，その構造体の普及は社会的意義においても価値がある．
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