| 研究課題/領域番号 |
21K03779
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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 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
小武内 清貴 同志社大学, 理工学部, 教授 (30614367)
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| 研究分担者 |
大窪 和也 同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 複合材料 / 衝撃 / 界面せん断強度 / 破壊じん性 / 界面強度 / 耐衝撃性 / サブミクロン繊維 / 界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では，複合材料総体（マクロな領域）としての衝撃特性および強化繊維-基材樹脂界面というミクロな領域での衝撃特性，具体的には界面せん断強度(IFSS)および，強化繊維-基材樹脂界面に生じる破壊形態のひずみ速度依存性，界面近傍での応力波進展様相を調査する．また，繊維表面処理および樹脂改質によって衝撃荷重下でのIFSS向上を試みる．これらマクロおよびミクロの2方向から得られた知見を総括し関連付けることによって，界面の損傷（ミクロ）から複合材料総体（マクロ）の衝撃特性を予測することを試みる．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，複合材料の衝撃荷重下における各種特性について調査を行った．特にこれまで殆ど調査されてこなかった衝撃荷重下における強化繊維－母材樹脂間の見掛けの界面せん断強度について調査を行い，その結果，炭素繊維－エポキシ樹脂系の複合材料において，負荷ひずみ速度の増加に伴って，複合材料中の炭素繊維の破壊形態が引張型から引張・圧縮混合型に遷移することを見出した．またサブミクロンガラス繊維を母材に適量添加することにより，サブミクロンガラス繊維とエポキシ樹脂間での剥離を生じさせ，炭素繊維の圧縮破壊を抑制し，見掛けの界面せん断強度を向上できることを見出した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本課題では衝撃荷重下における複合材料の強度特性および破壊形態と，繊維－樹脂間の界面せん断強度について調査を行い，両者の関係性を説明するモデルを構築した．本モデルを用いることによって，衝撃荷重下での複合材料の特性を定性的に予測可能となった．また，本課題にて確立した衝撃荷重下における複合材料の界面せん断強度評価手法を応用することによって，衝撃荷重下での複合材料の信頼性向上が可能となる．
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