大空間トラス構造実現のためのFRP構造部材の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550575
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 逢坂 勝彦 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10167299)
• キーワード: トラス構造 / FRP / 接着接合 / 光ファイバ / EFPI / はく離 / トラス構造 / ひずみモニタリング

研究概要

本研究では、FRP(Fiber Reinforced Plastics)パイプ材の両端に金属製接合部品を接着し、光ファイバセンサによる接合部のひずみモニタリングを可能とした大空間トラス構造実現のための構造部材を開発することを目的としている。
本年度検討した内容およびその成果を以下に述べる。
・本研究では、光ファイバひずみセンサをFRPトラス構造部材へ成形過程で埋め込み、接着部における部材のひずみを測定することを目的としている。FRPの成形においては、残留ひずみが発生するため、正確なひずみ測定を行うためには、成形過程で発生する残留ひずみを測定しておく必要がある。そこで、FRPに埋め込んだ光ファイバセンサによる、残留ひずみ測定について検討した。そして、残留ひずみの測定が可能であり、成形後のFRP被着材の正確なひずみが測定できることを示した。
・本年度は、昨年度製作したFBG(fiber Bragg graling)光ファイバセンサによるひずみ測定システムに加えて、EFPI(Extrinsic Fabry-Perot Interferomeler)光ファイバセンサによるひずみ測定システムを構築した。そして、FRPとアルミニウムからなる接着継手において、FRPの接着端部にEFPIセンサを埋め込むことにより、接着端部のひずみ計測およびはく離検出が可能なヘルスモニタリング手法を考案した。実験で、FRPとアルミニウム平板からなる接着継手試験片について、本ヘルスモニタリング手法を適用し、本手法がひずみ計測およびはく離検出において有用であることを示した。
以上の成果は主にFRP積層板について行ったものであるが、得られた成果はそのままFRPパイプ材に適用することが可能であり、大空間トラス構造実現のための構造部材を開発するための基礎的準備が整ったものといえる。

研究成果

• [文献書誌] 神野昌明, 酒井茂, 逢坂勝彦, 福田武人: "CFRP硬化過程における光ファイバセンサによる内部ひずみモニタリングと硬化収縮"材料. 52巻6号. 688-694 (2003)
• [文献書誌] T.Kosaka, K.Osaka, T.Fukuda: "Cure and Health Monitoring of FRP by Using Embedded Fiber Optic Sensors"Proc.The Third Japan-Canada Joint Conference on New Applications of Advanced Composites (JCJC-III). 63-72 (2003)
• [文献書誌] T.Kosaka, K.Osaka, S.Nakakita, T.Fukuda: "Fiber Optic Strain Monitoring of Textile GFRP during RTM Molding and Fatigue Tests by Using Embedded FBG Sensors"Proc.SPIE, 5056, Smart Structures and Materials 2003. 73-80 (2003)
• [文献書誌] T.Kosaka, H.Kurimoto, K.Osaka: "Damage Detection and Control of Braided FRP by FBG Sensors and SMA Actuators"Proc.4th Japan-Korea Joint Symposium on Composite Materials. 127-128 (2003)
• [文献書誌] 逢坂勝彦, 山口壮太, 高坂達郎, 澤田吉裕: "光ファイバセンサによるFRP接着継手のヘルスモニタリング"第33回FRPシンポジウム講演論文集. 282-283 (2004)
• [文献書誌] 逢坂勝彦, 坂東敦, 高坂達郎, 金升将征, 奥田晃久, 神野昌明: "EFPIセンサによるCFRPマトリックス樹脂のリアルタイム硬化収縮ひずみ測定"第28回複合材料シンポジウム講演要旨集. 67-68 (2003)