| 研究実績の概要 |
2019年度の研究項目は，①層間強化型CFRPのピエゾインピーダンス挙動のデータベース取得，②ジュール発熱解析，③以上を通したインピーダンスモデルの妥当性検証である。①として層間を1つだけ有する2層試験片（0°試験片と90°試験片）を用いて，室温条件下で単調引張および負荷除荷引張試験を行い，周波数10Hz, 1kHz，100kHzにおける負荷中のインピーダンス(大きさと位相角)変化を測定し，以下の知見が得られた。(1)いずれの周波数でもひずみに対するインピーダンス変化率（ゲージ率）は正であるが，高周波数ではゲージ率が一定でなくインピーダンス－ひずみ曲線の振れ（以下，揺らぎ）が観察される。この揺らぎは負荷に伴う層間の接触状態の変化を表す。(2)位相角の荷重依存性は小さい。すなわち，リアクタンス成分はほとんどない上に，荷重依存性は小さい。(3) 0°試験片では初期インピーダンスとピエゾインピーダンス挙動に明確な相関は見られないが，90°試験片では初期インピーダンスが大きいほど揺らぎが小さい。また①の補足研究として渦電流法で厚さ方向導電率を測定した。次に，②ジュール発熱解析については，マクロ異方性を考慮した簡易解析手法を確立した。層間強化の有無を考慮するためには物性の数値を入れ替えるだけでよいが，層間強化型では導電率の空間分布依存性を入れる必要がある。③のモデルの妥当性検証については，以下のように総括できる：(1)耐雷撃性にとって重要となる厚さ方向導電率（直流抵抗成分）の空間依存性（寸法依存性）が対数正規分布によって説明できる，(2)リアクタンス成分の寸法依存性は小さく，インピーダンスおよびピエゾインピーダンス挙動に及ぼす効果は小さい，(3)厚さ方向のマクロインピーダンスはともにRC並列回路で表される層間のインピーダンスと層内のインピーダンスの直列モデルで近似できる。
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