航空機複合材構造のバードストライクに関する損傷モデリング

• 研究課題/領域番号: 25289306
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 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): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: 複合材料・物性 / 航空宇宙工学 / 高速衝撃 / 解析・評価 / 粒子法 / SPH

研究成果の概要

本研究ではバードストライクを受ける航空機複合材構造の信頼性評価技術の確立を目指し，柔軟体衝突によるCFRP積層板の損傷を予測する解析技術を構築した。特に，粒子法（SPH）において，粒子を計算空間に写像することによって粒子の不均一な配置を可能とし，計算効率を改善する新たな手法を開発した。本手法に，き裂進展に伴うエネルギー吸収を表す材料軟化モデルを導入して，積層板の層間はく離の進展を予測した。本手法を用いてバードストライク損傷を予測し，実験結果をよく再現できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Smoothed particle hydrodynamics in a generalized coordinate system with a finite-deformation constitutive model (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe
  • 雑誌名: International Journal for Numerical Methods in Engineering 巻: 103 号: 11 ページ: 781-797
  • DOI: 10.1002/nme.4906
  • NAID: 120007039335
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 粒子法を用いた短繊維強化維熱可塑樹脂スタンパブル基材のマクロ粘度の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡林優司, 矢代茂樹, 坂井田喜久
  • 学会等名: 第7回日本複合材料会議（JCCM-7）
  • 発表場所: 京都府民総合交流プラザ京都テルサ，京都
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] CFRP積層板のモードII疲労き裂進展解析の結合力要素に用いる疲労損傷モデルの検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安形俊秀, 矢代茂樹, 坂井田喜久
  • 学会等名: 第7回日本複合材料会議（JCCM-7）
  • 発表場所: 京都府民総合交流プラザ京都テルサ，京都
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] Numerical analysis of bird strike on CFRP laminates using smoothed particle hydrodynamics in a generalized coordinate system (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro
  • 学会等名: Next generation transport aircraft workshop 2016
  • 発表場所: Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2016-02-22
  • 国際学会
• [学会発表] 一般化座標SPHを用いたCFRP積層板への柔軟対衝突解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 猪川哲平, 矢代茂樹, 岡部朋永, 坂井田喜久
  • 学会等名: 日本複合材料学会第40回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 金沢工業大学扇が丘キャンパス，石川県野々市市
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] Experimental and numerical characterization of high-velocity impact damage in CFRP laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Akinori Yoshimura, Yoshihisa Sakaida
  • 学会等名: 20th International Conference on Composite Materials (ICCM20)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of temperature and clearance on shear cutting behaviors in CFRP laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: Keiji Ogi, Shigeki Yashiro
  • 学会等名: 20th International Conference on Composite Materials (ICCM20)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] 一般化座標系を応用したSPH法の提案と柔軟体衝突問題への適用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 猪川哲平, 矢代茂樹, 岡部朋永, 坂井田喜久
  • 学会等名: 日本複合材料会議（JCCM-6）
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス（東京都葛飾区）
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-06
• [学会発表] Prediction of shear-cutting process of CFRP cross-ply laminates using smoothed particle hydrodynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Ryuji Ono, Keiji Ogi, Yoshihisa Sakaida
  • 学会等名: 16th US-Japan Conference on Composite Materials
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] CFRP一方向積層板のせん断切における損傷メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 福川雄太, 小野竜士, 矢代茂樹, 黄木景二, 坂井田喜久
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2014材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学金谷川キャンパス（福島県福島市）
  • 年月日: 2014-07-18 – 2014-07-21
• [学会発表] Prediction of shear-cutting process of CFRP cross-ply laminates using smoothed particle hydrodynamics (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Ryuji Ono, Keiji Ogi, Yoshihisa Sakaida
  • 学会等名: 16th US-Japan Conference on Composite Materials
  • 発表場所: San Diego, California USA
• [学会発表] Multiphase compression molding simulation for long-fiber-reinforced plastics by a particle method (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Katsunori Ishii, Yoshihisa Sakaida
  • 学会等名: 13th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition (JISSE13)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Damage evolution in CFRP laminates by shear cutting: experiment and numrical analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryuji Ono, Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Yoshihisa Sakaida
  • 学会等名: 13th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition (JISSE13)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Experimental observation of micro/macro-void formation in imitated resin transfer molding (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Yoshihisa Sakaida
  • 学会等名: The 9th Japan-Korea Joint Symposium on Composite Materials
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
• [図書] High-velocity impact damage in CFRP laminates (Chapter 7) in Dynamic Deformation, Damage and Fracture in Composite Materials and Structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yashiro, Keiji Ogi (editor: V V Silberschmidt)
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: Woodhead Publishing