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炭素繊維強化プラスチック一方向材をリブに用いた先進グリッド構造において、その中心の三角形を形成する三本の各リブ内にセンサ長10mmのFBG(Fiber Bragg Grating)センサを埋め込んだ供試体を作製し、そのグリッド構造に対して三点曲げを行った。その結果、各リブの表面に貼り付けた箔ひずみゲージの値に比例してFBGセンサのブラッグ波長がシフトし、リブに埋め込んだFBGセンサでひずみが計測可能であることがわかった。
次に、このグリッド構造に対して工具落下等の物体衝突が生じた場合を想定して、低速衝撃試験機でリブに衝撃荷重を加えたところ、損傷として基本的には繊維破断のみ生じることが確認できた。そこで、供試体の中央のリブを切断することでリブ破断を模擬し、損傷の発生前後での三点曲げ負荷下における構造ひずみ分布の変化を、各リブに貼り付けた箔ひずみゲージで計測した。その結果、破断リブの周辺にあるリブにおいて明確なひずみ変化が生じることがわかった。
そこで、このひずみ分布を有限要素解析(FEA)で計算可能にするため、各ユニットを均質とみなす等価剛性モデル(ESM)、三次元梁要素を用いたモデル(BEM)、固体要素を用いたモデル(SEM)の3種類で計算し、実験結果と比較検討を行った。その結果、BEMとSEMが実験結果を良く再現しており、その中でも計算効率を考えて、今後の計算にはBEMを用いたFEMを行うことに決定した。そして、その解析方法を用いて、グリッド構造の様々な境界条件や負荷条件の下で、損傷発生前後での各リブのひずみ変化を計算した。すると、構造の四辺が完全固定で一点集中負荷の条件の下では、破断リブの位置や本数にあまり依存せずに、破断リブ周辺のリブのひずみ変化が大きく現れ、そのひずみ変化分布から損傷位置同定が可能であることがわかった。
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