熱可塑性CFRP積層板のせん断切断機構の解明と最適化

• 研究課題/領域番号: 25420022
• 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: 愛媛大学
• 研究代表者: 黄木 景二 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (70281194)
• 連携研究者: 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013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: 損傷力学 / 熱可塑性CFRP / せん断切断

研究成果の概要

熱可塑性樹脂からなる炭素繊維プラスチック（以下，CFRP）積層板のせん断切断挙動メカニズムを実験および粒子法による数値解析を通して解明するとともに，温度・クリアランス・刃の形状などの切断条件の最適化を行い，以下の知見が得られた：
熱硬化性CFRPと異なり，層間はく離の発生はほとんどみられず，バリと樹脂割れが主な加工損傷となった。ガラス転移温度付近で加熱することによって，切断荷重が低下する一方で，樹脂のじん性が増加するため，低加工損傷のせん断切断が実現できることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] 熱硬化性CFRP積層板のパンチプレス加工による穿孔の特徴と加工品質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松田伸也，黄木景二，矢代茂樹
  • 雑誌名: 日本複合材料学会 巻: 42 ページ: 13-22
  • NAID: 130005345022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of machining damages generated by a piercing process in CFRP laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ueshiba, K. Ogi, Y. Shigematsu and K. Saito
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 656-657 ページ: 185-190
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.656-657.185
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shear cutting processes in thermosetting and thermoplastic CFRP laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura, K. Ogi, A. Ota, S. Nakata and K. Suma
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 656-657 ページ: 347-352
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.656-657.347
  • 査読あり
• [学会発表] 熱硬化性CFRP積層板のせん断切断挙動に及ぼす切断刃の形状の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西本将士，黄木 景二
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第54期総会・講演会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-03-09
• [学会発表] CFRTP積層板のせん断加工特性に及ぼす積層構成の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須磨建太，黄木景二，中村史哉
  • 学会等名: 第40回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 金沢工業大学（石川県野々市市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] Effect of temperature and clearance on shear cutting behaviors in CFRP laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi, S.Yashiro, N. Nakamura, S. Nakata and K. Suma
  • 学会等名: The 20th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2015-07-19 – 2015-07-24
• [学会発表] EFFECT OF TEMPERATURE AND CLEARANCE ON SHEAR CUTTING BEHAVIORS IN CFRP LAMINATES (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi, S.Yashiro, N. Nakamura, S. Nakata and K. Suma
  • 学会等名: The 20th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Copenhagen（Denmark）
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] CFRTP積層板におけるパンチプレスによる穿孔加工 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水俊行，黄木景二，植芝真吾
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第45回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 近畿大学工学部（広島県東広島市）
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] 熱硬化性CFRP積層板のせん断切断加工条件の最適化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西本将士，中田翔，黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第45回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 近畿大学工学部（広島県東広島市）
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] 熱硬化性CFRP積層板のせん断加工挙動に及ぼすクリアランスの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中田翔，黄木景二
  • 学会等名: 第39回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 秋田大学理工学部（秋田県秋田市）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
• [学会発表] CFRTP積層板の成形圧力によるせん断加工性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 須磨建太，中村徳子，黄木景二
  • 学会等名: 第39回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 秋田大学理工学部（秋田県秋田市）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-19
• [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: S. Yashiro, R. Ono, K. Ogi, Y. Sakaida
  • 学会等名: American Society for Composites 29th Technical Conference, 16th US-Japan Conference on Composite Materials, ASTM-D30 Meeting
  • 発表場所: La Jolla, USA
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] 熱可塑および熱硬化CFRP積層板のせん断切断挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村徳子，中田翔，黄木景二
  • 学会等名: 第5回日本複合材料会議（JCCM-5）
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都
• [学会発表] CFRP積層板における最適穿孔加工条件の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤慧，黄木景二，重 豊，植芝真吾
  • 学会等名: 日本機械学会 中国四国学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 鳥取大学
• [学会発表] CFRP積層板における最適せん断加工条件の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二，須磨建太，大田敦志，中田翔，中村 徳子
  • 学会等名: 日本機械学会 中国四国学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 鳥取大学
• [学会発表] Shear cutting behaviors in thermosetting and thermoplastic CFRP laminates (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura, K. Ogi, A. Ota, S. Nakata, K. Suma
  • 学会等名: International Conference on Machining, Materials and Mechanical Technology
  • 発表場所: International Convention Center, Taipei
• [学会発表] Characterization of machining damages generated by piercing CFRP laminates (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ueshiba, K. Ogi, Y. Shigematsu, K. Saito
  • 学会等名: International Conference on Machining, Materials and Mechanical Technology
  • 発表場所: International Convention Center, Taipe
• [学会発表] CFRP積層板のせん断切断加工 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大田敦史，黄木景二，中田翔，中村徳子，須磨建太
  • 学会等名: 第38回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学工学部
• [学会発表] CFRP積層板におけるパンチを用いた穿孔加工 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重松豊，黄木景二，植芝真吾，齋藤 慧
  • 学会等名: プラスチック成形加工学会 成形加工シンポジア'13
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
• [学会発表] Damage Evolution in CFRP Laminates by Shear Cutting:Experiment and Numerical 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 and Exhibition
  • 発表場所: 東京ビックサイト
• [備考] 黄木景二
  • URL: http://www.me.ehime-u.ac.jp/labo/kikaisei/zairiki/kogi/kogi-j.htm
• [備考] 黄木景二
  • URL: http://www.me.ehime-u.ac.jp/labo/kikaisei/zairiki/kogi/kogi-j.htm