航空機用複合材構造の高度設計開発に向けた新規ＢＢＡの構築

• 研究課題/領域番号: 25870101
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学; 航空宇宙工学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 松田 哲也 筑波大学, システム情報系, 准教授 (90345926)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 複合材料 / BBA / マルチスケール / 均質化 / 非弾性

研究成果の概要

本研究では，航空機用複合材構造の高精度・高効率な設計開発を目指した新規BBA（Building Brock Approach）の構築を目的とし，まず，ミクロ・メゾ・マクロを完全にリンクしたトリプルスケール非弾性材料モデリング手法の構築，およびその実験的検証を行った．さらに，平織繊維強化複合材料のマクロ挙動を精度良く再現するマクロ構成モデルの作成，および汎用有限要素解析ソフトウェアへの組み込みを実施し，それにより複合材構造の高精度有限要素解析を可能にした．

研究成果

• [雑誌論文] Kelvin14面体モデルを用いたCNT強化樹脂の粘塑性特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒井政大, 長谷智行, 角 孝平, 西村正臣, 松田哲也
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 63 ページ: 129-136
  • NAID: 130005090519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Fiber Arrangement on Negative Poisson's Ratio of Angle-Ply CFRP Laminates: Analysis Based on a Homogenization Theory (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Goto, N. Ohno
  • 雑誌名: Advanced Structured Materials 巻: 印刷中 ページ: 219-230
  • DOI: 10.1007/978-3-319-19440-0_10
  • ISBN: 9783319194394, 9783319194400
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 複合材料の数値シミュレーション技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也
  • 雑誌名: 材料 巻: 64 号: 6 ページ: 493-500
  • DOI: 10.2472/jsms.64.493
  • NAID: 130005077713
  • ISSN: 0514-5163, 1880-7488
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fully-Modeled Unit Cell Analysis for Macro/Micro Elastic-Viscoplastic Behavior of Quasi-Isotropic CFRP Laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Goto, T. Matsuda, N. Kubota
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 626 ページ: 512-517
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Macro/Meso/Micro Elastic-Viscoplastic Analysis of Plain-Woven Laminates Using Homogenization Theory (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Oide, T. Matsuda
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 626 ページ: 365-371
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Negative Through-the-Thickness Poisson’s Ratio of Elastic-Viscoplastic Angle-Ply Carbon Fiber-Reinforced Plastic Laminates: Homogenization Analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Goto, N. Kubota, N. Ohno
  • 雑誌名: International Journal of Plasticity 巻: 63 ページ: 152-169
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Negative Poisson's Ratio of Elastic-Viscoplastic CFRP Laminates: Homogenization Analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Goto, N. Ohno
  • 雑誌名: Proceedings of 17th U.S. National Congress on Theoretical and Applied Mechanics 巻: 17
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a triple-scale analysis method for plain-woven laminates based on a homogenization theory for time-dependent composites (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Oide, T. Matsuda, F. Kawasaki
  • 雑誌名: Proceedings of 5th Asia Pacific Congress on Compational Mechanics 巻: 5
• [雑誌論文] Elastic-viscoplastic modelling of woven composites using a multi-scale approach (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Oide, F. Kawasaki
  • 雑誌名: Book of Abstracts of 3rd International Conference on Material Modelling 巻: 3 ページ: 48-48
• [雑誌論文] Free edge analysis of CFRP laminates based on a homogenization theory for time-dependent composites (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Goto, T. Matsuda
  • 雑誌名: Proceedings of 19th International Conference on Composite Materials 巻: 19
• [学会発表] 均質化理論に基づく平織積層板のマルチスケール損傷進展解析手法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久保 凱, 松田哲也
  • 学会等名: 日本材料学会・日本複合材料学会第7回複合材料合同会議
  • 発表場所: 京都府民総合交流プラザ京都テルサ（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 複合材料の非弾性マルチスケールモデリングとその適用事例 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 久保凱, 佐藤仁彦, 大垣翼, 豊村仁, 岩下結城
  • 学会等名: 土木学会関東地区応用力学フォーラム
  • 発表場所: 中央大学後楽園キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] Negative Through-the-Thickness Poisson's Ratio of Elastic-Viscoplastic CFRP Laminates (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Goto, N. Ohno, Y. Kawasaki, S. Miyashita, M. Arai
  • 学会等名: International Symposium on Plasticity, Damage & Fracture 2016
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort & Spa at Keauhou Bay, Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-01-08
  • 国際学会
• [学会発表] 積層ずれを有する平織積層板のマルチスケール損傷進展シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保 凱, 松田哲也
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-11-23
• [学会発表] 熱弾粘塑性ツースケール解析手法を用いたCFRP積層板の熱残留応力および熱変形解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 豊村仁, 松田哲也，荒井政大
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] アングルプライCFRP積層板の負の弾-粘塑性ポアソン比 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤圭太, 松田哲也, 大野信忠, 川崎雄介, 宮下進太郎, 荒井政大
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] Multiscale Validation for Homogenization Analysis of Semi-Periodic Perforated Plates (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, T. Ito, N. Takano, S. Akimoto
  • 学会等名: KSME-JSME Joint Symposium on Computational Mechanics & CAE 2015
  • 発表場所: Waseda University（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multiscale Simulation of Thermal Residual Stress of CFRP Laminates Based on a Thermoelastoviscoplastic Homogenization Theory (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Toyomura, T. Matsuda
  • 学会等名: KSME-JSME Joint Symposium on Computational Mechanics & CAE 2015
  • 発表場所: Waseda University（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会
• [学会発表] 熱弾粘塑性均質化理論を用いた平織積層板のミクロ／メゾ／マクロ熱特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤仁彦, 松田哲也, 岩下結城
  • 学会等名: 日本機械学会第28回計算力学講演会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-10-11
• [学会発表] Negative Elastic-Viscoplastic Poisson's Ratio of Angle-Ply CFRP Laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Goto, T. Matsuda, N. Ohno, Y. Kawasaki, S. Miyashita
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics
  • 発表場所: Loiser Hotel Toyohashi（愛知県豊橋市）
  • 年月日: 2015-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] Damage Development Simulation of Plain-Woven Laminates with Laminate Misalignment Using a Homogenization Theory (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Kubo, T. Matsuda, K. Oide
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics
  • 発表場所: Loiser Hotel Toyohashi（愛知県豊橋市）
  • 年月日: 2015-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] 積層ずれを有する平織積層板のマクロ/ミクロ損傷進展解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保凱, 松田哲也
  • 学会等名: 日本計算工学会学生サマーキャンプ2015・夏季学生講演会2015
  • 発表場所: 筑波ふれあいの里（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-09-20
• [学会発表] 平織積層板のトリプルスケール非弾性解析および実験的検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩下結城, 松田哲也, 大出航平
  • 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] 熱弾粘塑性トリプルスケール均質化法を用いた平織積層板の熱特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤仁彦, 松田哲也, 岩下結城
  • 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] FRPのモデリング・シミュレーション(1)‐FRPとその力学への導入および均質化法の適用事例‐ (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 豊村仁, 伊藤祐, 岩下結城, 久保凱, 佐藤仁彦
  • 学会等名: 日本計算工学会不確かさのモデリング・シミュレーション法に関する研究会第2回研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] 積層ずれを有する平織積層板の損傷挙動に対するマルチスケール解析手法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保凱, 松田哲也
  • 学会等名: 日本機械学会第23回茨城講演会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（茨城県日立市）
  • 年月日: 2015-08-28
• [学会発表] 熱弾粘塑性均質化理論に基づく平織積層板のトリプルスケール熱特性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤仁彦, 松田哲也, 岩下結城
  • 学会等名: 日本機械学会第23回茨城講演会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（茨城県日立市）
  • 年月日: 2015-08-28
• [学会発表] アングルプライCFRP積層板の弾-粘塑性挙動における負のポアソン比 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤圭太, 松田哲也, 大野信忠, 川崎雄介, 宮下進太郎, 荒井政大
  • 学会等名: 日本機械学会材料力学部門若手シンポジウム2015
  • 発表場所: 神宮会館（三重県伊勢市）
  • 年月日: 2015-08-11
• [学会発表] Multiscale Analysis for Negative Through-the-Thickness Poisson’s ratio of Elastic-Viscoplastic Angle-Ply CFRP Laminates (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Goto, N. Ohno, Y. Kawasaki, S. Miyashita
  • 学会等名: 20th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Bella Center, Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2015-07-23
  • 国際学会
• [学会発表] 平織積層板の損傷進展に及ぼす積層ミスアライメントの影響（均質化法を用いた解析） (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保凱, 松田哲也, 大出航平, 後藤圭太
  • 学会等名: 日本計算工学会第20回計算工学講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-09
• [学会発表] 均質化理論に基づく平織CFRP積層板のミクロ／メゾ／マクロ熱弾粘塑性特性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤仁彦, 松田哲也, 岩下結城
  • 学会等名: 日本計算工学会第20回計算工学講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-08
• [学会発表] 複合材料のマルチスケール非弾性材料モデリングと構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也
  • 学会等名: 複合材料の数値シミュレーション技術に関する講演会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所つくばセンターつくば東事業所（茨城）
  • 年月日: 2015-01-16
  • 招待講演
• [学会発表] Negative Poisson's Ratio of Elastic-Viscoplastic Angle-Ply CFRP Laminates: Homogenization Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Goto, N. Ohno
  • 学会等名: International Symposium on Plasticity, Damage & Fracture 2015
  • 発表場所: Hilton Rose Hall Resort & Spa, Montego Bay, Jamaica
  • 年月日: 2015-01-08
  • 招待講演
• [学会発表] 繊維強化複合材料に対するマルチスケール非弾性解析手法の開発と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也
  • 学会等名: 日本学術会議第4回計算力学シンポジウム
  • 発表場所: 日本学術会議講堂（東京）
  • 年月日: 2014-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 平織積層板のマクロ／メゾ／ミクロ非弾性解析手法の開発と実験的評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大出航平，松田哲也，後藤圭太
  • 学会等名: 日本機械学会第27回計算力学講演会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手）
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] アングルプライCFRP積層板の負の積層方向ポアソン比に関するマルチスケール解析（弾-粘塑性挙動と微視的メカニズム） (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤圭太，松田哲也，大野信忠
  • 学会等名: 日本複合材料学会第39回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 秋田大学手形キャンパス（秋田）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 均質化理論に基づくCFRP積層板のミクロ／マクロ熱残留応力解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊村仁，松田哲也，大出航平，荒井政大
  • 学会等名: 日本複合材料学会第39回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 秋田大学手形キャンパス（秋田）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 繊維／母材の組み合わせによる平織積層板の弾-粘塑性特性変化（トリプルスケール均質化法による解析） (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩下結城，松田哲也，大出航平
  • 学会等名: 日本複合材料学会第39回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 秋田大学手形キャンパス（秋田）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 熱弾粘塑性ツースケール解析手法を用いたCFRP積層板の熱残留応力解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊村仁，松田哲也，大出航平
  • 学会等名: 日本機械学会第22回茨城講演会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（茨城）
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] トリプルスケール均質化法を用いた平織積層板の弾-粘塑性解析（構成材料が及ぼす影響） (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩下結城，松田哲也，大出航平
  • 学会等名: 日本機械学会第22回茨城講演会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス（茨城）
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] アングルプライCFRP積層板の弾-粘塑性挙動における負のポアソン比（均質化理論に基づく解析） (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤圭太，松田哲也，大野信忠
  • 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（福島）
  • 年月日: 2014-07-18
• [学会発表] CNF複合樹脂の熱粘塑性特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒井政大，長谷智行，西村正臣，松田哲也
  • 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（福島）
  • 年月日: 2014-07-18
• [学会発表] 熱弾粘塑性均質化理論に基づくCFRP積層板のツースケール熱残留応力解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊村仁，大出航平，松田哲也，荒井政大
  • 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（福島）
  • 年月日: 2014-07-18
• [学会発表] Negative Poisson's Ratio of Elastic-Viscoplastic CFRP Laminates: Homogenization Analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Goto, N. Ohno
  • 学会等名: 17th U.S. National Congress on Theoretical and Applied Mechanics
  • 発表場所: Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA
  • 年月日: 2014-06-16
• [学会発表] ケルビンセルモデルを用いたCNT強化樹脂の粘塑性特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒井政大，長谷智行，西村正臣，松田哲也
  • 学会等名: 日本計算工学会第19回計算工学講演会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島）
  • 年月日: 2014-06-11
• [学会発表] 繊維強化複合材料のマルチスケール非弾性シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 大出航平, 岩下結城, 豊村仁
  • 学会等名: MSC Software 2014 Users Conference
  • 発表場所: 東京コンファレンスセンター・品川（東京）
  • 年月日: 2014-05-28
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-scale modeling and simulation of heterogeneous materials based on a homogenization theory (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda
  • 学会等名: Seminar on Material Modeling, Department of Applied Mechanics and Engineering, Southwest Jiaotong University
  • 発表場所: Southwest Jiaotong University, Chengdu, China
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a triple-scale analysis method for plain-woven laminates based on a homogenization theory for time-dependent composites (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Oide, T. Matsuda, F. Kawasaki
  • 学会等名: 5th Asia Pacific Congress on Compational Mechanics
  • 発表場所: InterContinental Singapore, Singapore
• [学会発表] Elastic-viscoplastic modelling of woven composites using a multi-scale approach (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda, K. Oide, F. Kawasaki
  • 学会等名: 3rd International Conference on Material Modelling
  • 発表場所: University of Warsaw, Warsaw, Poland
• [学会発表] Free edge analysis of CFRP laminates based on a homogenization theory for time-dependent composites (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Goto, T. Matsuda
  • 学会等名: 19th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Palais des congres, Montreal, Canada
• [学会発表] 均質化理論に基づくCFRP積層板のツースケール解析手法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大出航平, 松田哲也, 後藤圭太
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会・日本航空技術協会第51回飛行機シンポジウム
  • 発表場所: サンポートホール高松
• [学会発表] 均質化法によるCNF強化樹脂の熱粘塑性構成式の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷智行, 西村正臣, 松田哲也, 荒井政大
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学柳戸キャンパス
• [学会発表] 微視構造を有した構造部材に対する弾-粘塑性ツースケール解析手法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木匠, 松田哲也, 大出航平
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学柳戸キャンパス
• [学会発表] 平織積層板のトリプルスケール弾-粘塑性解析手法の開発と検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大出航平, 松田哲也
  • 学会等名: 日本複合材料学会第38回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
• [学会発表] 均質化法による繊維強化複合材料のマルチスケール解析
  • 著者名/発表者名: 松田哲也
  • 学会等名: FrontCOMP研究会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 招待講演
• [学会発表] CFRP積層板の非弾性変形と熱変形に対するツースケールシミュレーション
  • 著者名/発表者名: 松田哲也, 大出航平, 後藤圭太
  • 学会等名: CFRPの衝撃損傷に関するワークショップ
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス山上会館
  • 招待講演
• [学会発表] 均質化理論に基づく平織積層板の弾-粘塑性トリプルスケール解析手法の開発
  • 著者名/発表者名: 大出航平, 松田哲也, 川崎文也
  • 学会等名: 日本機械学会第21回茨城講演会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス
• [図書] From Creep Damage Mechanics to Homogenization Methods (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Altenbach, T. Matsuda, D. Okumura
  • 総ページ数: 601
  • 出版者: Springer International Publishing AG
• [備考] 松田哲也研究室ホームページ
  • URL: http://www.kz.tsukuba.ac.jp/~matsuda/
• [備考] 筑波大学松田哲也研究室ホームページ
  • URL: http://www.kz.tsukuba.ac.jp/~matsuda/
• [備考] 筑波大学松田哲也研究室ホームページ
  • URL: http://www.kz.tsukuba.ac.jp/~matsuda/