| 研究概要 |
繊維強化複合材料において,繊維とマトリックス間の界面は複合材料の力学的特性に重要な役割を果たしている.よって繊維強化複合材料をいっそう優れた材料として活用するためには,界面のより高精度な評価が必要である.界面特性を評価する手法として,様々なものが用いられている.このうち,Cruciform試験片を用いた界面の引張強度を求める方法は端面での応力特異性の影響を避ける事に特徴がある.
本研究では,GFを繊維,エポキシをマトリックスとしたモデル材料についてCruciform試験片の有用性を実験的及び解析的に検証することを目的としている.すなわち,Cruciform試験片及び,通常の試験片(Straight試験片)の界面はく離発生,進展挙動を実験的に明らかにする.また,有限要素法を用いた応力解析を行う.
GF/Epoxyモデル複合材料を用いて界面はく離の発生,進展挙動を観察し,Straight試験片及びCruciform試験片におけるそれらの差異を実験的に明らかにした.すなわち,Straight試験片では,Cruciform試験片に比較して低応力で端面からはく離が発生し,応力の増大とともに進展していく様子が観察された.Cruciform試験片ではStraight試験片に比較し,高応力ではく離が発生するが,その際,試験片端面からの発生ではないことが確認できた.また,発生後のはく離の進展はStraight試験片に比較して急激であった.
FEMの結果として,Cruciform試験片では,試験片端面での応力がゼロに近く,Straight試験片のように端面での応力特異性の影響を受けないことわかった.またCruciform試験片での応力比は中央部分で1.46となった.よって,はく離発生時の平均応力にこの応力比をかけることで,はく離発生時の界面垂直応力(界面引張強度)を求めることができると考えられた.
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