研究課題/領域番号 |
62550050
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研究種目 |
一般研究(C)
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配分区分 | 補助金 |
研究分野 |
航空宇宙工学
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研究機関 | 日本大学 |
研究代表者 |
植村 益次 日本大学, 生産工学部, 教授 (60013611)
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研究分担者 |
岩井 宏 日本大学, 生産工学部, 副手 (80193712)
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研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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研究課題ステータス |
完了 (1988年度)
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配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1988年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1987年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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キーワード | 先進複合材料 / CFRP / 材料試験法 / 画内せん断試験法 / 額縁法 / レールシア法 / 一方向強化材 / 面内せん断 / 複合材料 / パンダグラフ法 / クロス強化材 |
研究概要 |
複合材料パネルの画内せん断試験では、試験片に均一なせん断力を与えることが極めて難しく、未だ国際的に規格化されていない。国内でもGFRP用に最近JIS規格が提案されようとしているが、単純な引張試験で代用しており、応力分布が多軸応力状態となり、特に一方向強化材では、せん断破壊を起こしているとはいえない欠点がある。 そこで本研究では、簡単に純せん断を負荷できる試験法として、以前に用いられた額縁 (パンタグラフ) 式せん断試験法を改めて取り上げ、数々の改良を加えた。すなわち正方形パネルの周辺を枠組みで固定し、対角線方向に引張るという従来型治具では、試験領域の4隅に応力集中が発生し、低荷重で破壊する。このため二重リンク式額縁式治具が提案されたが、やはり試験領域内で破壊が発生しない。そこで本研究では、ピンの位置と試験領域の隅の点を一致させ、ピンを治具表裏の両面から別々に入れて試験片を貫通させないようにし、また治具と試験板の間に当て板をいれるなどの改良を行った。その結果、先ず有限要素法によって応力分布の数値計算を行ったところ、正方形試験領域全域に均一な純せん断変形を与えられることがわかった。そこで次に一方向強化およびクロス強化のCFRP板を用い、本改良治具によるせん断試験を行ったが、隅部や周縁に沿う破壊もなく、せん断強さも従来型の治具の場合の3倍以上の値を示した。さらに現在多用されようとしているレールシア (2レールと3レール) 法やJIS引張法との比較も行った。先ず有限要素法解析で立証されたが、一方向材のレールシア実験では固締部端部で縁に垂直方向の応力によりF_γ 破壊が先行し、またJIS法による45。off-axisの一方向強化材の引張試験でも、繊維に直角方向のF_γ 破壊が先行し、本研究による改良治具によるせん断強さの1/2〜1/3程度に低く、改良型治具の有効性が立証された。
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