損傷検知・修復システムと急速補修法の融合技術による超軽量複合材航空機構造の実現

• 研究課題/領域番号: 25709082
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 水口 周 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特任准教授 (70512359)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 複合材料 / 損傷許容設計 / 損傷検知 / 損傷修復 / 損傷許容性 / 光ファイバ / 自己治癒 / 構造・機能材料 / 航空宇宙工学 / 複合材料・物性 / 航空機構造 / 自己修復 / 設計法 / 衝撃損傷 / 剥離損傷 / モニタリング / 補修 / 軽量化

研究成果の概要

本研究課題では耐損傷性の問題から十分な軽量化にいたっていない複合材航空機構造を対象に、大幅な重量低減を目標とした検討を行った。具体的にはこれまで構築してきた階層型光ファイバ損傷検知システムを損傷検知・修復ハイブリッドシステムに発展させるとともに、独自の急速補修技術と融合させて構造に適用することで、設計許容ひずみレベルを向上させることを試みた。損傷検知・補修融合技術を適用することで初めて可能になる軽量供試体を作製し、従来構造との強度比較実験を通して融合技術による重量低減ポテンシャルを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Sensing and healing of disbond in composite stiffened panel using hierarchical system (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Sakurayama, S. Minakuchi, N. Takeda
  • 雑誌名: Composite Structures 巻: 132 ページ: 833-841
  • DOI: 10.1016/j.compstruct.2015.06.074
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hierarchical system for autonomous sensing-healing of delamination in large-scale composite structures (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi, D. Sun, N. Takeda
  • 雑誌名: Smart Materials and Structures 巻: 23 号: 11 ページ: 115014-115014
  • DOI: 10.1088/0964-1726/23/11/115014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent Advancement in Optical Fiber Sensing for Aerospace Composite Structures (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi and N. Takeda
  • 雑誌名: Photonic Sensors 巻: Vol.3, No.4 号: 4 ページ: 345-354
  • DOI: 10.1007/s13320-013-0133-4
  • 査読あり
• [学会発表] 板厚方向流路網を用いた自己修復複合材料 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村佳樹, 水口周, 荻原慎二, 武田展雄
  • 学会等名: 第8回日本複合材料会議
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Ultra-lightweight composite stiffened panel designed based on SHM and rapid repair system (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu Minakuchi, Kazuki Yokota, Nobuo Takeda
  • 学会等名: International Workshop on Structural Health Monitoring 2015
  • 発表場所: California (USA)
  • 年月日: 2015-09-01 – 2015-09-03
• [学会発表] Ultra-lightweight composite stiffened panel designed based on SHM and rapid repair system (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu Minakuchi, Kazuki Yokota, Nobuo Takeda
  • 学会等名: 10th International Workshop on Structural Health Monitoring 2015
  • 発表場所: Stanford, CA (U.S.A.)
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Microvascular-based hierarchical system for sensing-healing of delamination in composite structures (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu Minakuchi, Naoya Sakurayama, Kazuki Yokota, Nobuo Takeda
  • 学会等名: International Conference on Self-Healing Materials 2015
  • 発表場所: North Carolina (USA)
  • 年月日: 2015-06-22 – 2015-06-24
• [学会発表] Microvascular-based Hierarchical System for Sensing-Healing of Delamination in Composite Structures (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi, N. Sakurayama, K. Yokota, N. Takeda
  • 学会等名: 2015 International Conference on Self-Healing Materials
  • 発表場所: Durham, NC (U.S.A.)
  • 年月日: 2015-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] 階層型剥離検知及びセルフヒーリング複合システム (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻山直也, 水口周, 武田 展雄
  • 学会等名: 第6回日本複合材料会議
  • 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] CFRP構造の軽量化のための急速補修技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横田和樹, 武田展雄, 水口周
  • 学会等名: 第6回日本複合材料会議
  • 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] CFRP 構造の軽量化のための急速補修方法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横田和樹, 水口周, 武田展雄
  • 学会等名: 第56回 構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 浜松市浜北文化センター(静岡県浜松市)
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [学会発表] Extended Hierarchical Fiber-Optic-Based System for Sensing-Healing of Composite Delamination (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi, D. Sun, N. Takeda
  • 学会等名: 7th European Workshop on Structural Health Monitoring
  • 発表場所: Nantes (France)
  • 年月日: 2014-07-08 – 2014-07-11
• [学会発表] 拡張階層型システムを用いた層間剥離の検知と修復 (2014)
  • 著者名/発表者名: 孫 登昊, 水口 周, 武田 展雄
  • 学会等名: 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、京都府
• [学会発表] Extended Hierarchical Fiber-Optic-Based System for Sensing-Healing of Composite Delamination (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Minakuchi, D. Sun, N.Takeda
  • 学会等名: 7th European Workshop on Structural Health MonitoringCenter, FRANCE
  • 発表場所: La Cite, the Nantes Events Center, FRANCE
• [学会発表] CFRP構造の軽量化のための急速補修方法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横田 和樹, 水口 周, 武田 展雄
  • 学会等名: 第56回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 浜松市浜北文化センター、静岡県
• [学会発表] Self-Healing Of Delamination Using Sensing Healing Hybrid System (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Sun, S. Minakuchi, N. Takeda
  • 学会等名: 13th Japan International SAMPE Symposium and Exhibition
  • 発表場所: ウインク あいち、愛知県