| 研究概要 |
先進複合材料である熱可塑性樹脂Poly-Ether-Ether-Ketone(PEEK)をマトリックスとするCFRPを用いて,ENF試験片と非対称梁試験片を作成し,473K(200℃)の高温環境下でモードII疲労層間はく離き裂進展試験および混合モード静クリープ層間はく離き裂進展試験を行った.
モードII疲労層間はく離き裂進展試験では,荷重繰り返し周期を0.2〜361sの範囲で変化させ,き裂進展に及ぼす荷重繰返し周期の影響について検討した.その結果,き裂は繰返しせん断応力により進展するが,周期の影響を受けず,疲労き裂進展速度da/dnをエネルギー開放率範囲ΔGで評価できることが可能であることが判明した.これは,高温下ではき裂上下面の静的な接触抵抗が高いため,き裂先端におけるクリープ変形が拘束されて拡大せず,繰返し荷重による損傷でき裂が進展するためと考えられる.
混合モード静クリープ層間はく離き裂進展試験では,混合モード比(G_I/G_<II>)を1.83,1.00,0.30の3種類とし,き裂進展に及ぼす混合モード比の影響について検討した.その結果,クリープき裂進展速度da/dtを全エネルギー開放率G_<total>あるいはG_<total>中のモードI成分G_Iで評価した場合,混合モード下では,純粋モードI下に比較してき裂進展速度が加速することが判明した.また,き裂先端におけるクリープ変形は,強化繊維の配向に依存して,モードI成分よりもモードII成分によって,より大きく拡大される.さらに,混合モード下におけるき裂進展速度はエネルギー開放率では評価できないが,き裂開口変位速度を考慮したクリープJ積分,J'により評価することが可能である.
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