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2010 年度 実績報告書

非相似形等寿命線図に基づく疲労寿命予測法の検証と影響因子に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 20360050
研究機関筑波大学

研究代表者

河井 昌道  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (90169673)

研究分担者 松田 哲也  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 講師 (90345926)
キーワード複合材料 / 疲労 / 等寿命線図 / 非相似形等寿命線図 / 応力比 / 温度依存性 / トランスバース疲労
研究概要

1.積層方向の高温疲労荷重がドライ材の等寿命線図に及ぼす影響の解明:積層方向に対応する疲労試験を高温条件下の異なる応力比について実施し、高温下の積層方向疲労挙動に及ぼす応力比の影響を調べた。また、前年度に取得した室温の積層方向疲労挙動と比較することによって、積層方向の疲労挙動および応力比の影響を図示した等寿命線図に及ぼす試験温度の影響を評価した。この結果、以下の成果が得られた。(1)高温においても疲労強度(寿命)は応力比に大きく依存する。(2)疲労強度の応力比依存性および対応する等寿命線図の形状は室温において観察された結果と高い類似性を示す。(3)室温の積層方向疲労挙動に基づいて提案された修正非相似形等寿命線図(4領域形の非相似形等寿命線図)(前年度の成果)は高温における積層方向疲労挙動に適用できる。上記(3)を用いれば、温度に拘わらず、CFRP積層板の構成要素であるプライの疲労寿命を任意の疲労荷重に対して予測することができる。この成果はCFRP積層板の一般的な疲労寿命予測法を開発・整備するための基礎を与える。
2.切欠きがドライ材の等寿命線図に及ぼす影響の解明:平織CFRP積層板のドライ条件下における主軸疲労強度の切欠き(円孔)寸法効果と応力比依存性を実験によって調べた。得られたS-N関係に基づいて切欠き材の等寿命線図を同定し、試験条温度の違いによる影響を評価した。また、応力比依存性を考慮した切欠きモデルを開発し、その適用性を検討した。この結果、以下の成果が得られた。(1)引張荷重の影響が大きい応力比の場合、切欠き材のS-N関係は平滑材のそれに急速に近づく傾向を示す。(2)圧縮荷重の影響が大きい応力比の場合、切欠き材のS-N関係は平滑材のそれから低強度側に一定量のずれを呈する。(3)室温および高温のいずれの条件においても、上記(1)、(2)の特徴が認められる。(4)観察された切欠き材の疲労挙動の応力比依存性に基づいて定式化した切欠き疲労モデルは精度の高い予測を与える。これらの成果は、切欠きを有するCFRP実構造要素の効率的で精度の高い疲労寿命解析法の構築に大きく寄与する。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2010

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (15件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Modified Anisomorphic Constant Fatigue Life Diagram for Symmetric Angle-Ply Carbon/Epoxy Laminates at Room Temperature2010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M., Murata, T.
    • 雑誌名

      Composites Part A

      巻: Vol.41 ページ: 1498-1510

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisomorphic Constant Life Diagram Approach Taking Account of the Temperature Dependence of Fatigue of CFRP Laminates2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura, R., Kawai, M., Matsuda, Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials (ACCM-7), November 15-18, 2010, Taipei, Taiwan, CDROM

      巻: CDROM

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Principal Master Diagrams for Fatigue of a Unidirectional CFRP Laminate at Room Temperature2010

    • 著者名/発表者名
      Teranuma, T., Kawai, M.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials (ACCM-7), El November 15-18, 2010, Taipei, Taiwan, CDROM

      巻: CDROM

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature Dependence of the Off-Axis Fatigue Strengths of Cross-Ply CFRP Laminates and a Life-Temperature Extrapolation Method2010

    • 著者名/発表者名
      Udo, H., Kawai, M.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials ACCM-7), November 15-18, 2010, Taipei, Taiwan, CDROM

      巻: CDROM

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Off-Axis Fatigue Strength of Notched Fiber Metal Laminate Glare-3 and Mechanistic Modeling2010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M., Sato, T.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials(ACCM-7), November 15-18, 2010, Taipei, Taiwan, CDROM

      巻: CDROM

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constant fatigue life diagrams for a woven CFRP laminate at room and high temperatures2010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M., Matsuda, Y, Yoshimura, R., Hoshi, H., Iwahori, Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Fifth International Conference on Fatigue of Composites (ICFC-5), Nanjing, China, October 16-19, 2010, pp.25-43

      ページ: 25-44

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Water Uptake on the Fatigue Behavior of a Quasi.Isotropic Woven Fabric Carbon/Epoxy Laminate at Different Stress Ratios2010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M., Yagihashi, Y., Hoshi, H., Iwahori, Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Fifth International Conference on Fatigue of Composites(ICFC-5), Nanjing, China, October 16-19, 2010, pp.92-109

      ページ: 92-110

    • 査読あり
  • [学会発表] Anisomorphic Constant Life Diagram Approach Taking Account of the Temperature Dependence of Fatigue of CFRP Laminates2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura, R.
    • 学会等名
      The Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials(ACCM-7)
    • 発表場所
      Taipei(Taiwan)
    • 年月日
      20101115-20101118
  • [学会発表] Principal Master Diagrams for Fatigue of a Unidirectional CFRP Laminate at Room Temperature2010

    • 著者名/発表者名
      Teranuma, T.
    • 学会等名
      The Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials(ACCM-7)
    • 発表場所
      Taipei(Taiwan)
    • 年月日
      20101115-20101118
  • [学会発表] Temperature Dependence of the Off-Axis Fatigue Strengths of Cross-Ply CFRP Laminates and a Life-Temperature Extrapolation Method2010

    • 著者名/発表者名
      Udo, H.
    • 学会等名
      The Seventh Asian-Australasian Conferenceon Composite Materials(ACCM-7)
    • 発表場所
      Taipei(Taiwan)
    • 年月日
      20101115-20101118
  • [学会発表] Off-Axis Fatigue Strength of Notched Fiber Metal Laminate Glare-3 and Mechanistic Modeling2010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M.
    • 学会等名
      The Seventh Asian-Australasian Conference on Composite Materials(ACCM-7)
    • 発表場所
      Taipei(Taiwan)
    • 年月日
      20101115-20101118
  • [学会発表] Constant fatigue life diagrams for a woven CFRP laminate at room and high temperatures2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura, R.
    • 学会等名
      The Fifth International Conference on Fati gue of Composites(ICFC-5)
    • 発表場所
      Nanjing(China)
    • 年月日
      20101016-20101019
  • [学会発表] Effect of Water Uptake on the Fatigue Behavior of a Quasi-Isotropic Woven Fabric Carbon/Epoxy Laminate at Different Stress Ratios2010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M.
    • 学会等名
      The Fifth International Conference on Fatigue of Composites(ICFC-5)
    • 発表場所
      Nanjing(China)
    • 年月日
      20101016-20101019
  • [学会発表] 一方向CFRPの非主軸ラチェット挙動とその工学的モデル化2010

    • 著者名/発表者名
      鈴木崇史
    • 学会等名
      第35回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      広島県情報プラザ
    • 年月日
      20101013-20101014
  • [学会発表] クロスプライCFRP積層板の非主軸等寿命線図とその温度依存性2010

    • 著者名/発表者名
      宇戸基
    • 学会等名
      第35回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      広島県情報プラザ
    • 年月日
      20101013-20101014
  • [学会発表] 一方向CFRPの主軸等寿命線図および繊維とマトリックスの疲労関数の同定2010

    • 著者名/発表者名
      寺沼峰人
    • 学会等名
      日本機械学会M & M2010材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      長岡技術科学大学
    • 年月日
      20101009-20101011
  • [学会発表] 一方向CFRPの非主軸ラチェット挙動とサイクル波形依存性2010

    • 著者名/発表者名
      河井昌道
    • 学会等名
      日本機械学会 年次大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知)
    • 年月日
      20100905-20100908
  • [学会発表] Off-Axis Ratcheting Behavior of a Unidirectional Carbon/Epoxy Laminate at High Temperature2010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M., Kigure, T., -Suzuki, T.PECQUEUR, Simon , PIERRON Fabrice
    • 学会等名
      The 1st international Conference on Advanced polymer and polymer composites(COMPO2010)
    • 発表場所
      Harbin(China)(Invited Talk)
    • 年月日
      20100711-20100714
  • [学会発表] 一方向CFRPの非主軸切欠強度モデルの定式化2010

    • 著者名/発表者名
      齋藤慶正
    • 学会等名
      第18回茨城講演会
    • 発表場所
      茨城大学(茨城)
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] 平織CFRP擬似等方積層板の非相似型等寿命線図とその温度依存性2010

    • 著者名/発表者名
      吉村涼介
    • 学会等名
      第18回茨城講演会
    • 発表場所
      茨城大学(茨城)
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] クロスプライCFRP積層板の非主軸等寿命線図とその温度依存性2010

    • 著者名/発表者名
      宇戸基
    • 学会等名
      第18回茨城講演会
    • 発表場所
      茨城大学(茨城)
    • 年月日
      2010-08-27
  • [学会発表] 一方向CFRPの室温における主軸等寿命線図の同定2010

    • 著者名/発表者名
      寺沼峰人
    • 学会等名
      第18回茨城講演会
    • 発表場所
      茨城大学(茨城)
    • 年月日
      2010-08-17
  • [図書] Fatigue life prediction of composite materials under constant amplitude loading(Fatigue life prediction of composites and composite structures) Chapter 62010

    • 著者名/発表者名
      Kawai, M.
    • 総ページ数
      177-219
    • 出版者
      Woodhead Publishing Limited

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公開日: 2012-07-19  

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