短繊維強化プラスチックにおける成形プロセス・機械的特性の統一的評価技術の構築

• 研究課題/領域番号: 22760524
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 複合材料・物性
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 矢代 茂樹 静岡大学, 工学部, 准教授 (00452681)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: FRP / 構造用複合材料 / 材料設計 / 成形プロセス / 物性評価 / 粒子法 / 複合材料 / 不連続繊維複合材料 / 射出成形 / 繊維配向 / シミュレーション / MPS法

研究概要

本研究では, 粒子法を利用した短繊維強化プラスチックの成形シミュレーションと,成形解析結果を利用した弾性率分布の予測手法を開発した。繊維を剛体または弾性体として扱い,流れ解析と弱連成させた。射出成形やプレス成形における繊維の流動や変形状態の解析結果を実験結果と比較して,本手法の妥当性を実証した。さらに,ランダム配向材のプレス成形後の弾性率分布を予測し,実験結果と定性的に一致する傾向を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of high-velocity impact damage in CFRP laminates: Part I- experiment (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Tsukasa Nakamura, Akinori Yoshimura
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 48 ページ: 93-100
  • DOI: 10.1016/j.compositesa.2012.12.015
  • NAID: 120007042082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of high-velocity impact damage in CFRP laminates: Part II- prediction by smoothed particle hydrodynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Akinori Yoshimura, Yoshihisa Sakaida
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: - ページ: 308-318
  • DOI: 10.1016/j.compositesa.2013.04.012
  • NAID: 120006832354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical simulation of resin flow using the moving particlesemi-implicit method (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga Okabe, Hiroaki Matsutani, Takashi Honda, Shigeki Yashiro
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: Vol. 43(10) ページ: 1765-1774
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle simulation for predicting fiber motion in injection molding of short-fiber-reinforced composites (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Hideaki Sasaki, Yoshihisa Sakaida
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: Vol. 43(10) ページ: 1754-1764
  • NAID: 120007042083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical simulation of resin flow using the moving particle semi-implicit method (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga Okabe, Hiroaki Matsutani, Takashi Honda, Shigeki Yashiro
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 43(10) 号: 10 ページ: 1765-1774
  • DOI: 10.1016/j.compositesa.2012.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-velocity impact damage behavior of plain-woven SiC/SiC composites after thermal loading (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Yashiro, K.Ogi, M.Oshita
  • 雑誌名: Composites Part B 巻: 43 号: 3 ページ: 1353-1362
  • DOI: 10.1016/j.compositesb.2011.11.021
  • NAID: 120007042078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Damage detection in holed composite laminates using an embedded FBG sensor (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga Okabe, Shigeki Yashiro
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 43(3) 号: 3 ページ: 388-397
  • DOI: 10.1016/j.compositesa.2011.12.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] A numerical approach for injection molding of short-fiber-reinforced plastics using a particle method (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe, Kisa Matsushima
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: Vol.20(6) ページ: 503-517
  • NAID: 120007042075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of fatigue damage in holed composite laminates using an embedded FBG sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 42(12) 号: 12 ページ: 1962-1969
  • DOI: 10.1016/j.compositesa.2011.08.021
  • NAID: 120007039337
  • 査読あり
• [雑誌論文] A numerical approach for injection molding of short-fiber-reinforced plastics using a particle method (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Iomonaga Okabe, Kisa Matsushima
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 20(6) 号: 6 ページ: 503-517
  • DOI: 10.1163/092430411x584423
  • NAID: 120007042075
  • 査読あり
• [学会発表] 複合材料の成形と加工に関する粒子シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 愛媛大学炭素繊維高度利用研究会発足セミナー/東北大学機械系複合材料研究センター最終セミナー
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2012-04-13
• [学会発表] 変形を伴う不連続繊維の成形流動解析の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井克典, 矢代茂樹, 坂井田喜久
  • 学会等名: 第3回日本複合材料合同会議
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] 変形を伴う不連続繊維の成形流動解析の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井克典, 矢代茂樹, 坂井田喜久
  • 学会等名: 第3回日本複合材料合同会議(JCCM-3)
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都,京都
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] 粒子法を用いた短繊維複合材料の成形シミュレーション(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 創形創質工学部会数理モデリングフォーラム
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-01-25
• [学会発表] 粒子法を用いた短繊維複合材料の成形シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会創形創質工学部会数理モデリングフォーラム
  • 発表場所: 日本大学理工学部駿河台キャンパス,東京(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-25
• [学会発表] せん断切断におけるCFRP積層板の損傷プロセスの評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野竜士, 矢代茂樹, 坂井田喜久, 吉田始
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 愛媛大学（松山）
• [学会発表] 短繊維強化プラスチックの射出成形中の繊維流動に関する粒子シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹, 佐々木英晃, 坂井田喜久
  • 学会等名: 日本複合材料学会第36回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 短繊維強化プラスチックの射出成形中の繊維流動に関する粒子シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹, 佐々木英晃, 坂井田喜久
  • 学会等名: 日本複合材料学会第36回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: フォレスト仙台,仙台
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 繊維強化プラスチックの成形流動シミュレーション手法の構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 日本複合材料学会2011年度総会・学会賞受賞講演会
  • 発表場所: 東京大学山上会館,東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] 粒子法を用いた短繊維複合材料の射出成形解析および実験結果への適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 東北大学機械系複合材料研究センター 第7回複合材料研究セミナー
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] CFRPの構造健全性評価技術の構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 日本複合材料学会2010年度東海・北陸支部総会・講演会
  • 発表場所: 金沢工業大学(石川県野々市町)
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] 短繊維強化プラスチックの射出成形解析と配向テンソルに基づく繊維配向予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上西宏幸, 矢代茂樹, 岡部朋永, 松島紀佐
  • 学会等名: 日本複合材料学会第35回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 広島市
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] 短繊維強化プラスチックの射出成形解析と配向テンソルに基づく繊維配向予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 上西宏幸, 矢代茂樹, 岡部朋永, 松島紀佐
  • 学会等名: 日本複合材料学会 第35回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 広島県情報プラザ(広島市)
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] 粒子法を用いた短繊維強化プラスチックの成形流動解析と配向テンソルに基づく繊維配向予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 日本複合材料学会複合材料に関する講演・討論会
  • 発表場所: 静岡県三島市
  • 年月日: 2010-08-26
• [学会発表] 粒子法を用いた短繊維強化プラスチックの成形流動解析と配向テンソルに基づく繊維配向予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 日本複合材料学会 複合材料に関する講演・討論会
  • 発表場所: 東レ総合研修センター(静岡県三島市)
  • 年月日: 2010-08-26
• [学会発表] 配向テンソルを用いた射出成形における繊維配向予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹, 佐々木英晃, 清家聡
  • 学会等名: 東北大学機械系複合材料研究センター 第6回複合材料研究セミナー
  • 発表場所: せんだいメディアテーク(仙台市)
  • 年月日: 2010-04-16
• [学会発表] 複合材料の成形と加工に関する粒子シミュレーション
  • 著者名/発表者名: 矢代茂樹
  • 学会等名: 愛媛大学炭素繊維高度利用研究会発足セミナー／東北大学機械系複合材料研究センター最終セミナー
  • 発表場所: 愛媛大学（松山）
• [備考]
  • URL: http://ssy.eng.shizuoka.ac.jp/yashiro/index.html