| 研究課題/領域番号 |
07555518
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 試験 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
宮田 隆司 名古屋大学, 工学部, 教授 (20023228)
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| 研究分担者 |
中島 勝己 名古屋大学, 工学部, 助手 (00273269)
田川 哲哉 名古屋大学, 工学部, 講師 (00216805)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| キーワード | 界面せん断強度 / 圧縮強度 / 混合モード強度評価試験 / 四点せん断試験 / 繊維強化複合材料 |
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| 研究概要 |
異種金属、セラミックス・金属接合部など異相界面は、弾性率をはじめとする機械的性質、熱膨張係数の差異によって力学的には特異境界面となる。外力、熱応力作用下では界面に引張応力と同時にせん断応力が生じ、せん断応力の存在が界面強度に大きな影響を与える。異相界面の強度評価に種々の試験が提案さえつつあるが、相対的評価は可能であっても、一般性のある定量的評価試験になっているものは少なく、試験法も煩雑である。本研究はせん断応力が混在する場合の簡便な試験による界面強度評価法の確立を目的とした。
初年度には、小型四点せん断試験装置を試作し、一方向炭素繊維強化複合材料について四点せん断試験を実施するとともに、負荷方向と繊維配向方向とが種々の角度を持たせた引張試験、三点曲げ及び四点曲げ試験を行い、四点せん断試験によって評価される強度との関連を調べた。次年度には、界面強度が異なると思われるPAN系炭素繊維とメソフェーズピッチ系炭素繊維を用いたアルミニウム基及びプラスチック基繊維強化複合材料について、四点せん断試験、引張試験を行った他、界面の影響が顕著に現れると考えられる圧縮試験を走査電子顕微鏡内で行い、界面剥離、繊維破断などの破壊過程を観察した。アルミニウム基複合材料については、熱履歴を与えて界面反応を促進させ、界面強度を変化させた材料についても同様な実験を行った。
四点せん断試験によるせん断強度評価に基づく、静的引張強度に及ぼす強化繊維方向の影響の推定はほぼ妥当な結果を与え、四点せん断試験が母相/繊維界面のせん断強度評価試験となっていることを示した。また、繊維配向方向の圧縮強度、曲げ強度は界面及び母相せん断強度に支配されているようであり、四点せん断試験で得られる強度と極めて良い相関を示した。四点せん断試験は、基本的には四点曲げ試験と同一であり、特殊な治具や試験片を必要としない。特に小さな試験片で評価が可能である点、および支点の位置を調整することにより引張応力とせん断応力の組合わせ比を任意に選択できる点が特徴である。本研究の結果から異相界面の強度評価試験としてこの四点せん断試験を提案するものである。
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