1993 年度実績報告書

短繊維強化複合材のマイクロメカニックス研究

研究課題

研究課題/領域番号	04650077
研究機関	東北大学
研究代表者	関根英樹東北大学, 工学部, 教授 (20005359)
キーワード	短繊維強化複合材 / マイクロメカニックス / 荷重負担機能 / 微視破壊 / コンピュータシミュレーション / 応力腐食 / き裂進展速度
研究概要	短繊維強化複合材を対象としたマイクロメカニックス研究によって、引続き次の二つのテーマの解明を試みた。 1.短繊維強化複合材の微視的破壊と非線形挙動 FRP(fiber reinforced plastics)をはじめとし、FRM(fiber reinforced metal)、FRC(fiber reinforced ceramics)等の各種の短繊維強化複合材を対象として、複合材内の微視的破壊の発生、成長、合体の損傷機構を解明し、それをコンピュータシミュレーション化して、複合材の巨視的応力-ひずみ関係に代表される荷重負担機能を明らかにした。コンピュータシミュレーション結果は実験結果と良い一致をみた。さらに、複合材の破壊エネルギーを繊維、母材の材料特性や繊維の長さ、配向分布および界面の基本特性から決定する方法を確立した。 2.短繊維強化SMC複合材中の応力腐食によるき裂進展ガラス短繊維を強化材とするSMC複合材からCT試験片を作製し、塩酸環境下でき裂進展試験を実施した。実験結果からき裂進展速度は、近似的にき裂先端での応力拡大係数のべき乗形で表わされた。このべき乗則についてマイクロメカニックスの観点から考察を行い、べき乗則を理論的に誘導した。さらに、ガラス繊維内のき裂に対する応力拡大係数を三次元BEMにより求め、その結果をガラスと酸の反応方程式に組入れて、時間経過に伴うガラス繊維内の応力腐食によるき裂進展挙動およびき裂先端形状についてのコンピュータシミュレーションを行った。

研究成果
(13件)

すべてその他

すべて文献書誌 (13件)

[文献書誌] 関根英樹: "短繊維強化金属基複合材料の非線形応力-ひずみ挙動のコンピュータ・シミュレーション" 日本複合材料学会第17回複合材料シンポジウム講演要旨集. 71-74 (1992)
[文献書誌] 福永久雄: "複合材構造の繊維角・板厚の効率的最適化手法" 日本機械学会第2回設計工学・システム部門講演会講演論文集. 920-103. 35-38 (1992)
[文献書誌] M.Katagiri: "Computational Estimation of Fracture Toughness of Whisker Reinforced Composites" Proceedings of the Second International Conference and Exhibition on Computer Applications to Materials and Molecular Science and Engineering-CAMSE'92. 1515-1518 (1993)
[文献書誌] H.Suzuki: "Tension-Softening Relation and Fracture Energy of Short-Fiber Reinforced Composites" Proceedings of the Sixth Japan-U.S.Conference on Composite Materials. 825-833 (1993)
[文献書誌] 鈴木寛: "短繊維強化複合材の荷重負担機能のメゾスコピックコントロール" 日本機械学会第70期通常総会講演会講演論文集. I,930-9. 629-631 (1993)
[文献書誌] 福永久雄: "多荷重条件下の積層パネルの形状・繊維角・板厚最適化" 日本機械学会東北支部米沢地方講演会講演論文集. 931-2. 28-30 (1993)
[文献書誌] 鈴木寛: "コンピュータ・シミュレーションシステムを用いた短繊維強化複合材の破壊エネルギーおよび荷重負担機能の研究" 第37回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 75-76 (1993)
[文献書誌] H.Sekine: "Computational Simulation of Fracture Behavior of Random Fiber Reinforced SMC Composites with a Notch" Proceedings of the Second Canadian International Composites Conference and Exhibition. 541-548 (1993)
[文献書誌] 山田勝弘: "微量無機添加物によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下に関する計算力学" 日本複合材料学会第18回複合材料シンポジウム講演要旨集. 162-165 (1993)
[文献書誌] 関根英樹: "コンピュータ・シミュレーションによる短繊維強化金属基複合材料の巨視的非線形応力-ひずみ挙動の予測" 材料システム. 12. 29-38 (1993)
[文献書誌] H.Fukunaga: "Optimum Design of Composite Structures for Shape,Layer Angle and Layer Thickness Distributions" Journal of Composite Materials. 27. 1479-1492 (1993)
[文献書誌] 鈴木寛: "微量無機添加物の含有によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下の数値予測" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)
[文献書誌] H.Sekine: "Direct Numerical Simulation of Extension Behavior of a Stress Corrosion Crack in Glass Fibers in Glass/Epoxy Laminates under Acid Environment" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

1993 年度 実績報告書

短繊維強化複合材のマイクロメカニックス研究

研究代表者

関根 英樹 東北大学, 工学部, 教授 (20005359)

研究成果

[文献書誌] 関根 英樹: "短繊維強化金属基複合材料の非線形応力-ひずみ挙動のコンピュータ・シミュレーション" 日本複合材料学会 第17回複合材料シンポジウム講演要旨集. 71-74 (1992)

[文献書誌] 福永 久雄: "複合材構造の繊維角・板厚の効率的最適化手法" 日本機械学会 第2回設計工学・システム部門講演会講演論文集. 920-103. 35-38 (1992)

[文献書誌] M.Katagiri: "Computational Estimation of Fracture Toughness of Whisker Reinforced Composites" Proceedings of the Second International Conference and Exhibition on Computer Applications to Materials and Molecular Science and Engineering-CAMSE'92. 1515-1518 (1993)

[文献書誌] H.Suzuki: "Tension-Softening Relation and Fracture Energy of Short-Fiber Reinforced Composites" Proceedings of the Sixth Japan-U.S.Conference on Composite Materials. 825-833 (1993)

[文献書誌] 鈴木 寛: "短繊維強化複合材の荷重負担機能のメゾスコピックコントロール" 日本機械学会 第70期通常総会講演会講演論文集. I,930-9. 629-631 (1993)

[文献書誌] 福永 久雄: "多荷重条件下の積層パネルの形状・繊維角・板厚最適化" 日本機械学会東北支部 米沢地方講演会講演論文集. 931-2. 28-30 (1993)

[文献書誌] 鈴木 寛: "コンピュータ・シミュレーションシステムを用いた短繊維強化複合材の破壊エネルギーおよび荷重負担機能の研究" 第37回日本学術会議 材料研究連合講演会前刷集. 75-76 (1993)

[文献書誌] H.Sekine: "Computational Simulation of Fracture Behavior of Random Fiber Reinforced SMC Composites with a Notch" Proceedings of the Second Canadian International Composites Conference and Exhibition. 541-548 (1993)

[文献書誌] 山田 勝弘: "微量無機添加物によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下に関する計算力学" 日本複合材料学会 第18回複合材料シンポジウム講演要旨集. 162-165 (1993)

[文献書誌] 関根 英樹: "コンピュータ・シミュレーションによる短繊維強化金属基複合材料の巨視的非線形応力-ひずみ挙動の予測" 材料システム. 12. 29-38 (1993)

[文献書誌] H.Fukunaga: "Optimum Design of Composite Structures for Shape,Layer Angle and Layer Thickness Distributions" Journal of Composite Materials. 27. 1479-1492 (1993)

[文献書誌] 鈴木 寛: "微量無機添加物の含有によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下の数値予測" 日本機械学会 第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

[文献書誌] H.Sekine: "Direct Numerical Simulation of Extension Behavior of a Stress Corrosion Crack in Glass Fibers in Glass/Epoxy Laminates under Acid Environment" 日本機械学会 第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

1993 年度実績報告書

関根英樹東北大学, 工学部, 教授 (20005359)

[文献書誌] 関根英樹: "短繊維強化金属基複合材料の非線形応力-ひずみ挙動のコンピュータ・シミュレーション" 日本複合材料学会第17回複合材料シンポジウム講演要旨集. 71-74 (1992)

[文献書誌] 福永久雄: "複合材構造の繊維角・板厚の効率的最適化手法" 日本機械学会第2回設計工学・システム部門講演会講演論文集. 920-103. 35-38 (1992)

[文献書誌] 鈴木寛: "短繊維強化複合材の荷重負担機能のメゾスコピックコントロール" 日本機械学会第70期通常総会講演会講演論文集. I,930-9. 629-631 (1993)

[文献書誌] 福永久雄: "多荷重条件下の積層パネルの形状・繊維角・板厚最適化" 日本機械学会東北支部米沢地方講演会講演論文集. 931-2. 28-30 (1993)

[文献書誌] 鈴木寛: "コンピュータ・シミュレーションシステムを用いた短繊維強化複合材の破壊エネルギーおよび荷重負担機能の研究" 第37回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 75-76 (1993)

[文献書誌] 山田勝弘: "微量無機添加物によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下に関する計算力学" 日本複合材料学会第18回複合材料シンポジウム講演要旨集. 162-165 (1993)

[文献書誌] 関根英樹: "コンピュータ・シミュレーションによる短繊維強化金属基複合材料の巨視的非線形応力-ひずみ挙動の予測" 材料システム. 12. 29-38 (1993)

[文献書誌] 鈴木寛: "微量無機添加物の含有によるガラス短繊維強化熱可塑性樹脂の強度低下の数値予測" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)

[文献書誌] H.Sekine: "Direct Numerical Simulation of Extension Behavior of a Stress Corrosion Crack in Glass Fibers in Glass/Epoxy Laminates under Acid Environment" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集. 940. (1994)