|
1 目的:長繊維強化セラミックス複合材料に焦点を当てその微視的な破壊機構を検討する中で繊維強化複合材料の破壊物理の基礎を実験・理論の両面から明らかにし複合材料の高強度化・高靭化に関する理論考察を行う。
2 研究経過:試料として炭素繊維強化/炭素複合材料、炭素繊維強化/窒化珪素複合材料を用い、長繊維強化複合材料の強度・靭性に本質的に寄与する微視的な破壊機構として(1)マトリックス破壊靭性値、(2)破面間の繊維架橋高靭化、(3)繊維引き抜き高靭化を定量的に評価するための実験手法と理論的な考察を行った。また繊維/マトリックス界面剥離を定量的に評価するための超音波システムを構成するため、波形演算・FFT演算機能付きデジタルオシロスコ-プ、信号増幅器等の機器の購入及び予備試験を開始した。
3 成果:
(1)表面微視き裂を有する曲げ試験片のき裂進展開始点を光学的に検出する手法を開発しマトリックス破壊靭性値を定量的に評価し従来の理論を検証し界面剥離に基づく高靭化機構の重要性を明らかにした。
(2)繊維架橋に基づく上昇型R曲線挙動の実験的な評価とその理論考察を行い、破面に沿った架橋応力分布の詳細そのものは高靭化に本質的な寄与をするものではなく、平均架橋応力及び架橋領域の寸法が本質的に重要であることを明らかにした。
(3)繊維の引き抜きによる破壊エネルギ-を定量的に評価するため、外周きり欠き曲げ試験手法を開発した。この手法を用い繊維引き抜きエネルギ-を繊維引き抜き長さ分布に関連づけて理論的に考察した。
|
