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2020 年度 実績報告書

短繊維強化樹脂複合材料のX線による非破壊内部疲労損傷評価手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K03852
研究機関名城大学

研究代表者

清水 憲一  名城大学, 理工学部, 教授 (50294434)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードガラス短繊維強化樹脂 / 内部ひずみ / 放射光 / ひずみスキャンニング法 / マイクロメカニックス
研究実績の概要

(1)三層構造を有する射出成形板材における厚さ方向のひずみ分布測定
透過法によるひずみスキャンニング法で材料内部のひずみを測定する場合,測定領域は底面が菱形の四角柱となる.このとき,X線束を絞り,幅と高さを小さくするほど微小領域のひずみを分離して測定出来るが,回折X線強度が低下するために良好な回折プロファイルが得られず測定精度が低下する.本研究では,高輝度放射光施設SPring-8の高強度X線を用いて,幅0.1mm,高さ0.1mmまでX線束を絞って微小領域のひずみを計測することに成功した.ただし,この板材は,表面から約0.4mmまでは繊維が射出方向と平行に,内部の約0.2mmでは射出方向と直交方向に配向する三層構造を有している.これまでは,試験片の表面からX線を入射していたために,測定領域が板厚方向に長い菱形となり,三層構造に起因する板厚方向のひずみを分離して評価することが出来なかったが,X線を試験片の側面から入射することで.板厚方向の11点におけるひずみを分離して評価することに成功した.さらに試験片を90度回転して,同じようにX線測定を行うことで,負荷方向と板厚方向の二方向のひずみを測定した.
(2)マイクロメカニックスに基づくひずみ評価
射出方向に対して平行および直交方向に引張り荷重を負荷しながらX線測定を行い,樹脂相のひずみ増加率を求めた.その結果,この材料の場合,樹脂相のひずみは外部負荷ひずみとほぼ等しい値を示し,ひずみ一定モデルに近い変形を生じることを明らかにした.さらに,繊維をだ円体と仮定してマイクロメカニックスに基づいた解析を行い,外部負荷応力に対して樹脂相に生じるひずみを求めた.その結果,マイクロメカニックスによって求めたひずみ分布の解析値は,X線で求めた実験値と定性的に一致することを示し,マイクロメカニックスの有用性を明らかにした.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] ガラス短繊維強化樹脂の内部ひずみ分布の放射光ひずみスキャンニング法による評価2020

    • 著者名/発表者名
      清水 憲一, 岩堀 恵介, 佐藤 龍樹, 土橋 広武, 加藤 直己, 田中 啓介
    • 雑誌名

      材料

      巻: 69 ページ: 300-307

    • DOI

      10.2472/jsms.69.300

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 引張り負荷過程における短繊維GFRPのX線応力測定と繊維配向の影響2020

    • 著者名/発表者名
      清水憲一,鈴木義典,木村啓二,田中啓介
    • 学会等名
      第54回X線材料強度に関するシンポジウム

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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