| 研究分担者 |
高橋 淳 工業技術院物質工学工業技術研究所, 主任研究官
松原 輝次 (株)島津製作所, 試験計測事業部, 主任
野口 健一 東レ(株), 複合材料研究所, 主席研究員
落合 庄治郎 京都大学, 工学部, 教授 (30111925)
駒井 謙治郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (70025948)
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| 研究概要 |
本研究では,実際のマクロな複合材料の界面近傍の境界条件を保ちながら,ミクロな領域での界面の降伏,破壊挙動を定量評価する,新しいメゾ要素試験法として,ミクロコンポジット試験を提案し,これを改良することにより,界面の疲労強度測定を試みた.上述の試験を行うためには,0.1〜1N程度の微小荷重の試験機が必要である.この目的のため,電磁加振機を荷重源とする疲労試験機を試作して用いた.本年度の成果は次のように要約される.
(1)界面強度の異なる複合材料メゾ要素の作製:炭素繊維の表面処理工程において,陽極酸化法の通電量を変えて,表面官能器量の異なる炭素繊維を得た.これを用いて,ミクロコンポジットを作製した.ミクロコンポジット作製は困難であるが,マニュピュレータを用い,実体顕微鏡観察下で操作することにより,安定した結果を得ることができた.
(2)静的および疲労試験:前年度開発した微小荷重疲労試験機を用いて静的および疲労試験を行った.静的試験では,界面強度に表面処理の差が認められたが,疲労試験ではその差はほとんどなかった.また,疲労試験において応力比依存性は,最大荷重で整理するとほとんどなかった.
(3)ミクロコンポジットの応力分布解析:3次元FEMにより界面応力分布を計算し,樹脂滴端での応力分布はミクロコンポジット長にほとんど依存しないことを明らかにした.
(4)ミクロとマクロの界面疲労特性の比較:ほぼ同じ荷重モードのモードII疲労層間はく離特性と比較すると,応力比依存性が大きく異なることがわかった.これは,き裂のpathが界面近傍か樹脂中かによるものと考えられる.
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