炭素繊維強化プラスチックの吸水による長期疲労強度の低下機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23560102
• 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: 金沢工業大学
• 研究代表者: 中田 政之 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00247438)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: CFRP / 長期耐久性 / 吸水 / 粘弾性 / 時間－温度換算則 / 複合材料 / 疲労強度 / 耐久性 / 静的強度

研究概要

炭素繊維の強化方向を１つの方向にそろえた一方向炭素繊維強化プラスチック積層板（一方向CFRP積層板）を取り上げ，熱処理を加えて乾燥させたDry材とDry材を吸水させたWet材の繊維方向引張および圧縮強度と繊維直角方向引張および圧縮強度と温度の関係を実験によって求め，これらの結果に対して樹脂の粘弾性現象に成立する時間－温度換算則を基盤とした耐久性加速試験法を適用し，長期耐久性評価を行った．これにより，マトリックス樹脂の粘弾性と破壊機構の観点から吸水したCFRPの強度低下機構を解明した．

研究成果

• [雑誌論文] Formulation of time- and temperature dependent strength of unidirectional carbon fiber reinforced plastics (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakada, M. and Miyano, Y.
  • 雑誌名: Journal of Composite Materials 巻: 47 号: 15 ページ: 1897-1906
  • DOI: 10.1177/0021998312452025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced accelerated testing methodology for long-term life prediction of CFRP laminates (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakada, M. and Miyano, Y.
  • 雑誌名: Journal of Composite Materials, on-line published 巻: 49 号: 2 ページ: 163-175
  • DOI: 10.1177/0021998313515019
  • 査読あり
• [学会発表] 一方向CFRP積層板の静的強度の温度依存性に及ぼす吸水の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山北裕紀,中田政之,宮野靖
  • 学会等名: 第5回日本複合材料会議
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 一方向CFRP積層板の静的強度の温度依存性に及ぼす吸水の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山北裕紀, 中田政之, 宮野 靖
  • 学会等名: 日本材料学会, 日本複合材料学会主催, 第5回日本複合材料会議
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都, 京都
• [学会発表] Formulation for Time-Temperature Dependent Strength of Unidirectional CFRP (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyano, Y., Hioki, T. and Nakada, M.
  • 学会等名: The 9th Japan-Korea Joint Symposium on Composite Materials
  • 発表場所: Kagoshima
  • 年月日: 2013-09-25
• [学会発表] Effect of Water Absorption on Time-Temperature Dependent Strength of CFRP (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakada, M., Hara, S. and Miyano, Y.
  • 学会等名: 2013 SEM Annual Conference and Exposition on Experimental and Applied Mechanics
  • 発表場所: Lombard, IL, USA
• [学会発表] Effect of Water Absorption on Time-Temperature Dependent Strength of Unidirectional CFRP (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyano, Y., Hara, S. and Nakada, M.
  • 学会等名: 19th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Montreal, Canada
• [学会発表] Evaluation of progress of physical aging on viscoelastic behavior of epoxy resin (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakada, M. and Miyano, Y.
  • 学会等名: 17th International Workshop on Advances in Experimental Mechanics
  • 発表場所: Portoroz, Slovenia
• [学会発表] Formulation for Time-Temperature Dependent Static and Fatigue Strengths of Unidirectional CFRP (2013)
  • 著者名/発表者名: Hioki, T., Nakada, M. and Miyano, Y.
  • 学会等名: 13th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Formulation for Time-Temperature Dependent Static and Fatigue Strengths of Unidirectional CFRP (2013)
  • 著者名/発表者名: Hioki, T., Nakada, M. and Miyano, Y.
  • 学会等名: 13th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition
  • 発表場所: WINC Aichi Conference Hall, Nagoya
• [学会発表] 温度および吸水環境下における一方向CFRP積層板の長期強度低下 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮野靖，原 周平，中田政之
  • 学会等名: 日本複合材料合同会議
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] Long Term Life Prediction of CFRP Laminates under Wet Condition (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakada, M. and Miyano, Y.
  • 学会等名: The SEM International Conference & Exposition on Experimental and Applied Mechanics
  • 発表場所: Costa Mesa, CA, USA(Paper No.74)
• [学会発表] Effect of Water Absorption on Time-Temperature Dependent Strength of Unidirectional CFRP (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakada, M., Hara, S. and Miyano, Y.
  • 学会等名: 16^<th> International Workshop on Advances in Experimental Mechanics
  • 発表場所: Portoroz, Slovenia
• [学会発表] Long Term Life Prediction of CFRP Laminates under Wet Condition (2012)
  • 著者名/発表者名: Masayuki NAKADA, Yasushi MIYANO
  • 学会等名: 2012 SEM Annual Conference and Exposition on Experimental and Applied Mechanics
  • 発表場所: Hilton Orange County &#8226; Costa Mesa, CA USA
• [学会発表] Formulation for Time-Temperature Dependent Strength of Unidirectional CFRP
  • 著者名/発表者名: Miyano, Y., Hioki, T. and Nakada, M.
  • 学会等名: The 9th Japan-Korea Joint Symposium on Composite Materials
  • 発表場所: Kagoshima University, Kagoshima
• [学会発表] 一方向CFRP積層板の静的強度に及ぼす温度と吸水の影響
  • 著者名/発表者名: 原 周平，中田政之，宮野 靖
  • 学会等名: 第３回 日本複合材料合同会議
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都