| 研究概要 |
1.小型ガスタービン・飛翔体衝突試験装置の改良と計装化
小型ガスタービンの被測定部を円筒サンプル用から三次元織物CMCの平板サンプル用に改良し,熱衝撃実験が可能となった。飛翔体衝突試験装置の荷重と衝突速度を高精度に測定するために高周波数応答型のピエゾセンサー(荷重センサーと加速度センサー)と高周波応答データロガーからなるデジタル高速測定システムを構築した。さらにサンプルサイズ,衝突角度などが変えられるステージ付サンプルホルダーを作製した。高速度カメラによる衝突時の損傷進展の撮影は困難であったため,衝突後の損傷の2次元的解析をレーザー変位センサーにより行った。
2.CFRP,セラミックスおよび三次元織物CMCを用いた飛翔体衝突検証実験
計装化飛翔体衝突試験装置を用いてCFRP積層板,セラミックス及び三次元織物CMCについて装置の検証実験を行った。1200m毎秒までの衝突速度域における速度と荷重測定が可能となった。レーザー変位センサーを用いて損傷や変形の観察を行い,速度,繊維配向角,積層構成の依存性を調べた。セラミックスでは接触応力によって多重リングクラックなどが観察され,その数は衝突速度とともに多くなった。CFRP積層板の場合,表面部の損傷と内部及び裏面に損傷が見られるに対し,三次元織物CMCでは損傷はほぼ表面部に限られた。
3.飛翔体衝突時の応力解析
衝突速度から算出される最大衝突荷重に対する応力解析をセラミックス単体に対して行い,実験値とよく一致する最大リングクラック半径の理論値が得られた。これにより複合材料に対する同様の解析を行うための最大荷重の推算に対する知見が得られた。また汎用有限要素法ソフトを用いた解析手法を確立した。
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