| 研究課題/領域番号 |
07555491
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| 応募区分 | 試験 |
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
落合 庄治郎 京都大学, 工学部, 教授 (30111925)
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| 研究分担者 |
森本 啓之 (株)神戸製鋼所, 材料研究所, 主任研究員
野口 健一 東レ(株), 複合材料研究所, 主席研究員
北條 正樹 京都大学, 工学部, 助教授 (70252492)
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| キーワード | 複合材料 / クラック / 破壊 / 界面 / シミュレーション |
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| 研究概要 |
繊維系複合材料の特性や信頼性の向上を実現するには変形中に繊維・マトリックス破断により形成されるクラックの進展を阻止する機構を導入する必要がある。本年度は、界面制御効果について検討を行った。主な成果は以下のように要約される。
(1)界面接着が強いと繊維への応力伝達効率は高いがモードIクラックの進展のため複合料強さは低い。界面接着を弱めると小規模の剥離を生じ、比較的高い応力伝達効率とクラック進展阻止能力を併せ持つ状態となり強さは高くなる。しかし界面接着を弱めすぎる大規模剥離が生じ、クラックは進展しないものの、繊維への応力伝達効率がきわめて低くなり、強さは低くなる傾向がある。炭素繊維強化炭素(C/C)、炭化珪素繊維強化炭化珪素(SiC/SiC)複合材ではこの傾向を実験的に確認し、シェア・ラグ・シミュレーション法で再現した。
(2)複合材中に存在するクラックの進展を防ぐには、クラック進展(モードI破壊)前に界面剥離(モードII破壊)を生じさせ、クラック先端を鈍化させる必要がある。そのための条件を破壊力学的計算から求めた。その結果、モードIクラック進展の臨界エネルギー解放率の約30%以下にモードIIクラック進展の臨界江エネルギー解放率を押さえるよう界面を制御すれば強度低下を妨げることがわかった。
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