| 研究概要 |
繊維強化複合材料の積層板では,一般に板厚方向には繊維が配向されておらず,面内荷重負荷によって層間剥離が生じ易い.耐熱材料を兼ねる積層板構造の場合,層間剥離の存在は積層板内の板厚方向の熱伝導を妨げ,局所的な熱集中による予想外の熱変形や強度低下を招く恐れがある.本研究はこの点を念頭に置き,層間に剥離を有する積層板の熱変形挙動を調べることを目的とした.
本年度は,まず部分的に層間剥離を有する積層板について,熱荷重として剥離部分に局部的な温度上昇を,また力学的荷重として面内圧縮状態を仮定し,両荷重負荷下の積層板の座屈及び座屈後挙動解析を行った.解析では,圧縮座屈時の座屈波形を用いて,解析的に座屈後の変形計算を行い,さらにこの結果を用いて仮想的な剥離進展時のエネルギー解放率を求めた.その結果,熱荷重が加わった状態での圧縮座屈後の変形は,熱荷重無しの場合に比べて,極めて大きな変形となり,熱荷重を考慮することが重要であることがわかった.また,熱荷重を含めるとエネルギー解放率も一般に大きくなることが示された.熱荷重と力学的荷重の組み合わせ方によって,複雑な傾向を示すことも明らかになった.
一方,次年度の研究で予定している実験的考察のための予備実験も行った.ここでは剥離を生じさせた炭素繊維強化エポキシ複合材料積層板を使い,点熱源を用いた加熱を試みた.温度分布を赤外線放射温度計によって測定し,剥離の存在によって局所的に不均一な分布が得られること,並びに測定法の有効性を確認した.また,その際の積層板の面外変形の2次元的な分布を精密に測定するため,レーザホログラフィ干渉法及びレーザスペックル干渉法の適用を比較検討した.その結果,前者では測定感度が高すぎ,本研究では後者が適していることを確認した.
|
