先進複合材料による超軽量圧力容器の開発研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555026
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 川原 正言 東京都立大学, 工学部, 教授 (40234108)
• 研究分担者: 新倉 正和 NHK, 総合材料技研, 室長 ; 高津 俊 東京都立大学, 工学部, 助手 (30236236) ; 若山 修一 東京都立大学, 工学部, 助教授 (00191726) ; 真鍋 健一 東京都立大学, 工学部, 助教授 (10145667) ; 西村 尚 東京都立大学, 工学部, 教授 (70087170)
• キーワード: 軽量圧力容器 / 超塑性加工 / フィラメントワインディング / チタン合金 / 高強度繊維 / 高硬化樹脂 / 耐圧試験 / AE計測

研究概要

本年度は前年度に引続き、以下の3つの項目の研究を行い、それぞれの成果を得た。
(1)超塑性成形加工による金属薄肉殻の成形
前年度の、超塑性加工装置の試作とチタン合金薄板の超塑性バルジ成形試験に続き、本年度は、チタン合金薄肉パイプからの楕円体および球面体の超塑性加工実験を系統的に行い、楕円体・球面体の超塑性成形過程の数値モデルを作り上げた。
(2)金属薄肉殻への高強度繊維ワインディング成形
金属薄肉殻の肉厚変動に対応し、ワインディング成形の自由度を大きくするため、従来の測地線に限られた繊維パスから離れた、非測地線パスによるワインディングの基礎式を確立し、その応用について検討した。
光(紫外線)照射・加熱による樹脂硬化処理装置を製作し、光硬化を応用した新しいワインディングの基礎実験を行い、そのプロセス制御のモデルを作り上げた(なお、この光照射・加熱については制御用ワークステーションを、重点領域研究:05239107により導入した)。
(3)成形された容器の性能評価
容器の耐圧試験装置を作り、高強度繊維ワインディング成形したテスト圧力容器についてバースト試験を行い、系統的なAE計測、ひずみ計測により、容器の非破壊評価法の基礎データを蓄積した。
これらの成果について、日本機械学会、SAMPEシンポジウム、AE総合コンファレンス、等に発表した。

研究成果

• [文献書誌] 蔡秋〓,川原正言,高津俊: "非測地線FWにおける摩擦の解析" 日本機械学会第70期通常総会講演会講演論文集. 930-9. 694-696 (1993)
• [文献書誌] 高津俊,川原正言: "ライナーの変動肉厚を考慮したFW圧力容器の最適形状設計とFEM解析" 日本機械学会第3回設計工学システム部門講演会講演論文集. 930-27. 169-174 (1993)
• [文献書誌] 藤島修,若山修一,川原正言: "欠陥を有するFW複合材料の破壊挙動とAE特性" 第9回アコースティックエミッション総合コンファレンス論文集. 181-186 (1993)
• [文献書誌] T.Takatsu,O.Fujishima,M.Shiwa,M.Kawahara: "AE Measurement for the Safety Evaluation of Filament Wound FRP Pressure Vessels" Proc.of 3rd Japan International SAMPE Symposium. vol.1. 461-465 (1993)
• [文献書誌] 小田原学,高津俊,若山修一,川原正言: "フィラメントワインディング成形体の製造と強度評価"
• [文献書誌] 日本機械学会関東学生会卆研発表講演前刷集. 940-281. 55-56 (1994)
• [文献書誌] 川原正言,高津俊: "「FRP圧力容器開発をめぐる最近の動向」技術資料強化プラスチックvol.39 No.9" 強化プラスチック協会, 6(386-391) (1993)
• [文献書誌] 川原正言: "「圧縮天然ガス用軽量圧力容器の設計と解析」第7回複合材料セミナー(平成6年3月4日)" 炭素繊維協会, 15(1-15) (1994)