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損傷を受けたCFRP積層実構造の残存強度解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23560099
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関日本大学

研究代表者

邉 吾一  日本大学, 生産工学部, 教授 (90060079)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 中途終了 (2011年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2011年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードCFRP / 振動特性 / 損傷同定 / 残存強度 / 実物構造
研究概要

本研究では,実物大のCFRP積層構造が衝撃負荷を受けてその構造内部に損傷が生じた場合に,構造の振動特性(減衰量や固有振動数)の変化から構造内部の損傷を同定し,その損傷と構造の残存強度の関係を明らかにすることで,実物大CFRP積層構造の継続使用の可否を判定する技術を確立することを目的としているが,本研究の初年度は次の成果を得ることができた。
1.CFRP積層板に衝撃負荷により損傷を与えて,損傷の有無,大きさ,その位置の違いと積層材の固有振動数と減衰量の変化をインパルス加振実験により明らかにし,さらに曲げ実験も行い,損傷と振動特性の関係,損傷と残存強度の関係を明らかにした。
2.CFRPの実部大構造として,圧縮天然ガス(CNG)や高圧水素貯蔵容器として用いられているCFRP圧力容器の取り上げ,容器の平行部内面にCFRP製のアイソグリット円筒を容器と一体で成形して補強する技術を確立し,その強度が容器及び補強アイシグリッド円筒単独の場合の和よりも31%大きくなることを明らかにし,補強効果が示された。さらに圧力容器の外面にアイソグリッド円筒で補強することで,実用化につながる成形技術の簡便性を示し,容器本体とグリット円筒のクリアランスをある値以下に抑えることで,一体成形と変わらない性能を示した。
3.表面材はCFRP,心材はウレタンからなるCFRPサンドイッチ構造で現在稼働中の風力発電用ブレード3体を企業から譲り受け,このCFRPサンドイッチブレードの振動特性をインパルス加振実験で明らかにできることを示し,この加振実験と有限要素法の結果が境界条件を変えてもよく一致することを明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2011 実施状況報告書   実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] CFRPアイソグリッド円筒殻の成形法の開発と圧縮特性2011

    • 著者名/発表者名
      坂田憲泰、岸谷直美、邉 吾一
    • 雑誌名

      日本複合材料学会誌

      巻: 37 ページ: 111-118

    • NAID

      10029880829

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CFRP製グリッド補強容器の力学特性2011

    • 著者名/発表者名
      坂田憲泰、邉 吾一、鈴木崇司他3名
    • 雑誌名

      設計工学会誌

      巻: 46 ページ: 655-660

    • NAID

      10030354363

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Evaluation for Vibrational Characteristics of CFRP Wind Turbine Blade2012

    • 著者名/発表者名
      T. Miyuasuchi, D. Wu, G. Ben, K. Sakata
    • 学会等名
      9th Canada-Japan Workshop on Composites
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2012-07-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 振動特性を利用したCFRP製風車ブレードの非破壊的手法の検討2012

    • 著者名/発表者名
      呉 丹、宮内貴史、坂田憲泰、邉 吾一、品川議夫
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第18期総会講演会
    • 発表場所
      日本大学生産工学部「
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Proposals of CF,GF and NF Composites to Civil and Architectural Structures2012

    • 著者名/発表者名
      Goichi Ben
    • 学会等名
      The third Asian -Pacific Conference on FRP in Structures (Key note Speech)(招待講演)
    • 発表場所
      Hokkaido University
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 振動特性によるCFRP構造の損傷同定に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      宮内貴史、呉 丹、邉 吾一、坂田憲泰、品川議夫
    • 学会等名
      日本設計工学会平成23年度春季研究発表会
    • 発表場所
      日本大学生産工学部
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 振動特性によるCFRP製風車ブレードの解析と実験2011

    • 著者名/発表者名
      宮内貴史、呉 丹、坂田憲泰、邉 吾一、品川議夫
    • 学会等名
      強化プラスチック協会 56th FRP-CONEX 2011
    • 発表場所
      大阪市立工業研究所
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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