粒子分散型知能複合材料の構成則の構築と創成

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650093
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 中垣 通彦 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (90207720)
• 研究分担者: 小金丸 正明 福岡工業技術センター, 研究員 ; 呉 亜東 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (60304870)
• キーワード: 粒子分散複合材料 / 等価介在物理論 / メゾ・メカニックス解析 / Self-consistent法 / Localised Rigidity法 / 繊維強化複合材料 / 知能材料 / 形状記憶合金

研究概要

知能材料や知能機構に関連する研究論文の知識、方法、技術、データなどを文献、レポート、学会関係資料を調査し、必要データ等を収集した。
本研究の基本となる申請者らが開発したSCCモデル、LRMモデルの実際材料への適用性を実証するため、次の実験の準備を行い、実験を開始した:
(1)市販のポリマー・マトリックスの繊維強化プラスティックスを入手し、3種の体積分率について引き張り試験体を造り、引き張り試験を実施した。
(2)また同材料を用いて熱伝導試験を行った。
(3)同時に同材料を用いて熱膨張試験を行った。
(4)金属基マトリックスの複合材料の弾塑性強度試験については、材料を購入加工し、試験体を作成した。
知能複合材料のマイクロ・アクチュエータとなる介在物粒子のモデル化については、
(1)形状記憶合金を介在物材料として選び、その温度-応力挙動をBoyd-Lagoudas則によりモデル化した。この介在物を微視的粒子としてランダム分散した理論モデルをSCCモデルおよびLRMモデルを用いて混合し、知能複合材料の材料構成則を立てた。
(2)この構成則の精度の検証を行うに当たって、有限要素法を用いた数値解析法を構築し、両者の結果を比較し、充分な精度が確認された。

研究成果

• [文献書誌] Yadong Wu,Michihiko Nakagaki: "Plasticity constitutive law accounting for interaction in particle despersed composite"francture and Damage Mechanics. I. 313-322 (1999)
• [文献書誌] 呉亜東,中垣通彦: "粒子分散複合材料におけるメゾ局所応力分布のマクロ特性支配"計算工学講演会論文集. 4・2. 1087-1090 (1999)
• [文献書誌] 小金丸正明,呉亜東,中垣通彦: "ポリマー・ベース短繊維分散複合材料の挙動予測"計算工学講演会論文集. 4・2. 1083-1086 (1999)
• [文献書誌] 金子 優美,呉亜東,中垣通彦: "損傷が相内に局所分布する複合材料の構成則"日本機械学会99年度年次大会講演論文集. I. 95-96 (1999)
• [文献書誌] 呉亜東,中垣通彦: "異方性をもつ母相に粒子が分散する粒子分散複合材料の構成則"日本機械学会99年度年次大会講演論文集. I. 97-98 (1999)
• [文献書誌] 中垣通彦,呉亜東,尾越周平,松浦覚: "形状記憶効果をもつ知的複合材料の構成則"日本機械学会99年度年次大会講演論文集. II. 333-334 (1999)
• [文献書誌] 中垣通彦,呉亜東,山下浩一郎: "LRM粒子分散構成則を用いた傾斜機能材料の弾塑性き裂解析"日本機械学会MM99材料力学部門講演会論文集. I. 275-276 (1999)
• [文献書誌] 呉亜東,中垣通彦: "メゾ粒子界面応力が支配する塑性基複合材料特性"日本機械学会MM99材料力学部門講演会論文集. I. 355-356 (1999)
• [文献書誌] 呉亜東,中垣通彦: "繊維分散複合材料の配向による熱異方性を考慮した構成則"日本機械学会MM99材料力学部門講演会論文集. I. 359-360 (1999)
• [文献書誌] Michihiko Nakagki,他5名: "Application of a Neural Network Concepta to Analyzing the Expansion Behavior of a Monolithic Refractory Lining"Taikabutsu Overseas. 19・1. 3-10 (1999)
• [文献書誌] Michihiko Nakagaki,Yadong wu,Frederic W.Brust: "Elastoplastic Constitutive Model of Particle Despersed Composite Accountig for Meso-scopic Localization Effects"Computer Modeling and aSimulation in Engineering. 4・3. 186-192 (1999)
• [文献書誌] 中垣通彦,他5名: "非線形有限要素法による不定形耐火物内張り材の強度解析,第二報 不定形耐火物内張り材の弾塑性解析"耐火物. 51・9. 474-483 (1999)
• [文献書誌] 呉亜東,中垣通彦: "繊維分散複合材料の構成則モデル(第一報、均等分布する繊維分散複合体)"日本機械学会論文集A編. 65・633. 55-61 (1999)
• [文献書誌] Y.D.Wu and M.Nakagaki: "Plasticity Constitutive Law for Fiber dispersed Composite and its Evalution"Computational Mechanics for the Next Millennium. 1・2. 905-910 (1999)