| 研究課題/領域番号 |
17H03144
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
北條 正樹 京都大学, 工学研究科, 教授 (70252492)
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| 研究分担者 |
西川 雅章 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60512085)
松田 直樹 京都大学, 工学研究科, 助教 (90756818)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 炭素繊維複合材料 / 破壊じん性 / 破壊力学 / メゾ構造 / 損傷許容性 |
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| 研究実績の概要 |
炭素繊維複合材料の一体成形構造において，板厚方向の負荷により弱部となる積層層間などの破壊特性について，巨視的なスケールにおける破壊じん性を体系的に理解するために，マルチスケールな視点から複合材料の破壊特性を検討する実験・解析手法を構築することと，それを活用して構造の損傷許容性を向上するための知見を得ることを目的に研究を遂行した．得られた成果は以下の通りである．
1. CFRP積層板の損傷許容性の指標であるCAI（Compression After Impact）強度に影響を及ぼす層間剥離の進展に深く関連しているモードII破壊じん性について検討した．4ENF法により破壊じん性試験を実施するとともに，試験をモデル化した有限要素解析により，モードII破壊じん性の評価に及ぼす樹脂の塑性変形等の影響について詳細な知見を得た．
2. 複合材料積層板の薄層化により，曲げ特性や耐衝撃性を支配する損傷形態がマトリクス破壊支配から繊維破壊支配へと変化し，このことがCAI強度に影響するという知見を実験的に得た．一方，複合材料積層板をモデル化した弾塑性有限要素解析により，薄層化によるマトリクスクラック発生の抑制効果に関する知見を得た．また，材料の破壊じん性を考慮したperidynamics解析法の検討により，層の繊維配向や層厚さの違いに対してき裂発生形態の変化を解析可能な手法を構築できた．
3. エポキシ樹脂の架橋反応による構造形成と力学特性発現の関係を分子スケールから評価することを目的に，複合材料の粘弾性特性の基礎となる樹脂特性として粘度特性を解析する手法を構築した．架橋反応シミュレーションとLees-Edwards境界条件を適用した単純せん断流シミュレーションを用いることにより，形成した構造に対して粘度特性との関係を解析可能となり，樹脂の分子構造が及ぼす影響について一定の知見を得た．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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