複合材ファンシステムにおける高速衝撃損傷挙動の解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360417
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 黄木 景二 愛媛大学, 大学院理工学研究科, 教授 (70281194)
• 研究分担者: 矢代 茂樹 静岡大学, 工学部, 准教授 (00452681)
• 連携研究者: 吉村 彰記 (20462898)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 損傷 / 複合材料積層板 / 有限要素解析 / 粒子法 / 高速衝撃

研究概要

音速程度の高速衝撃に対するCFRP(炭素繊維強化プラスチック)積層板の損傷挙動を解明した。まず,異物衝突模擬実験を行い,高速衝撃損傷データを取得した。次に,損傷現象のモデル化と有限要素法による数値シミュレーションを行い,衝撃損傷進展プロセスを数値的に再現した。特に,材料定数が損傷規模と貫通限界速度に及ぼす効果を数値的に明らかにした。さらに,粒子法による損傷進展解析も行い,実験結果と比較することにより,その有用性を検証した。

研究成果

• [雑誌論文] High-velocity impact damage behavior of plain-woven SiC/SiC composites after thermal loading (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Yashiro, K. Ogi, M. Oshita
  • 雑誌名: Composites Part B 巻: 43 ページ: 1353-1362
  • 査読あり
• [雑誌論文] マトリックスクラックを有する吸水したCFRPクロスプライ積層板の電気抵抗特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二, 田中孝明
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 37 ページ: 226-233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Empirical models for matrix cracking in a CFRP cross-ply laminate under static-and cyclic-fatigue loadings (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi, M. Takahashi, S. Yashiro
  • 雑誌名: Polymer Composites 巻: 32 ページ: 1652-1660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of flexural strength of a CF-SMC composit (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi, M. Yamanouchi
  • 雑誌名: Applied Composite Materials 巻: 18 ページ: 397-408
  • 査読あり
• [雑誌論文] 柔軟体衝突を受けるCFRP積層板の損傷解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 駒形大輔, 岡部朋永, 矢代茂樹, 吉村彰記, 小笠原俊夫
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 37 ページ: 164-171
  • 査読あり
• [雑誌論文] CFRP一方向積層板および直交積層板における高速衝撃損傷 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二, 田中孝明, 矢代茂樹, 吉村彰記
  • 雑誌名: 材料 巻: 60 ページ: 418-424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of residual tensile strength after fatigue in unidirectional brittle fiber-reinforced ceramic composites (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 巻: 5 ページ: 64-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Simple Approach for Determining the Characteristic Distance in the Point Stress Criterion for Holed CFRP Unidirectional Laminate (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Yashiro, K. Ogi, T. Yamamoto, T. Watanabe
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 19 ページ: 243-259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental characterization of high-speed impact damage behavior in a three-dimensional woven SiC/SiC composite (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi, T. Okabe, M. Takahashi, S. Yashiro, A. Yoshimura, T. Ogasawara
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 41 ページ: 489-498
  • 査読あり
• [雑誌論文] A probabilistic approach for transverse crack evolution in a composite laminate under variable amplitude cyclic loading (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi, S. Yashiro, K. Niimi
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 41 ページ: 383-390
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Probabilistic SCG Model for Transverse Cracking in CFRP Cross-ply Laminates under Cyclic Loading (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ogi, S. Ogihara, S. Yashiro
  • 雑誌名: Advanced Composite Materials 巻: 19 ページ: 1-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] 確率的SCGモデルとエネルギー解放率を用いたトランスバースクラックに関する疲労破壊クライテリオン (2009)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二, 矢代茂樹
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 35 ページ: 212-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fracture behavior in CFRP cross-ply laminates with initially cut fiber (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Yashiro, K. Ogi
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 40 ページ: 938-947
  • 査読あり
• [雑誌論文] セラミック軸受球の静・動的接触強度特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋学, 鍛冶川晋也, 松田伸也, 黄木景二, 岡部永年
  • 雑誌名: 材料 巻: 58 ページ: 338-344
  • 査読あり
• [学会発表] CFRP積層板のパンチによる穴開け加工 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重松豊,佐川裕紀,黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第42回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] CFRP積層板の切断加工 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大田敦史,黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第42回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] CFRP積層板における高速衝撃損傷過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井岡卓也,中田真道,岡英志,黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第42回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] CFRPクロスプライ積層板における疲労マトリックスクラッキング (2012)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二
  • 学会等名: 九州大学応用力学研究所新エネルギー力学専門部会共同研究集会「複合材料および新エネルギーへの応用と評価」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] CFRPクロスプライ積層板における高速衝撃損傷に及ぼす材料定数の効果201 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡英志,黄木景二,矢代茂樹
  • 学会等名: 第36回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20111020-21
• [学会発表] CFRP積層板のせん断切断について (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二
  • 学会等名: 第8回複合材料研究セミナー(東北大学機械系複合材料研究センター)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Electrical resistance change in moisturized CFRP laminates under the freezing point (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ogi
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] High-velocity impact damage progress in CFRP laminates (2011)
  • 著者名/発表者名: E.Oka,K.Ogi,A.Yoshimura,T.Okabe
  • 学会等名: 18th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2011-08-21
• [学会発表] CF-SMCの引張後強度特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会M & M2011材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] 押し込み荷重によるCFRP積層板の損傷解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐川裕紀,中田真道,黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第41回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] Numerical and Experimental Characterization of High-Speed Impact Damage in CFRP Unidirectional and Cross-Ply Laminates (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ogi,M.Takahashi,S.Yashiro,A.Yoshimura
  • 学会等名: The 7th Asian-Australasian Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] 飛翔体衝突によるCFRP積層板の損傷進展解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡英志,黄木景二,岡部朋永,矢代茂樹,吉村彰記
  • 学会等名: 第35回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] Effect of Impact Speed on High-Speed Impact Damage in CFRP Unidirectional and Cross-Ply Laminates (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ogi,S.Yashiro,A.Yoshimura
  • 学会等名: Effect of Impact Speed on High-Speed Impact Damage in CFRP Unidirectional and Cross-Ply Laminates
  • 発表場所: Dayton, USA
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] 複合材料の高速衝撃破壊シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会計算力学部門「複合領域における設計探査研究会」「Multidisciplinary Design Exploration(MDE) Lecture Series 10」
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2010-08-06
• [学会発表] CFRP一方向積層板及びクロスプライ積層板における飛翔体衝突損傷の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中孝明,黄木景二,岡部朋永,矢代茂樹,吉村彰記
  • 学会等名: 第52回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] 連続体損傷力学とCohesive zoneモデルを用いたCFRP積層板の損傷進展シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉村彰記,岡部朋永,小笠原俊夫,黄木景二
  • 学会等名: 第52回構造強度に関する講演会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2010-07-21
• [学会発表] CFRP一方向強化積層板の高速衝撃損傷進展解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡英志,黄木景二
  • 学会等名: 日本材料学会四国支部第8回学術講演会
  • 発表場所: 四国中央
  • 年月日: 2010-06-19
• [学会発表] 熱衝撃後の織物CMCにおける飛翔体衝突損傷挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大下将司,黄木景二,矢代茂樹
  • 学会等名: 第1回日本複合材料合同会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] スリットを有するCFRP積層板の損傷進展過程 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北原龍一,黄木景二,矢代茂樹
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第48回期総会・講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-03-06
• [学会発表] 有限要素解析によるCFRP積層板の高速衝撃損傷進展シミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡英志,黄木景二,岡部朋永,矢代茂樹,高橋学,吉村彰記
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第40回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] 飛翔体衝突を受けたセラミックス材料の衝撃破壊挙動の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河野拓矢,高橋学,中岡善治,黄木景二
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国学生会第40回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] 三次元CMCの高速衝撃損傷挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二,矢代茂樹
  • 学会等名: 「ナノ複合材料等次世代複合材料の創製及び評価」共同研究集会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-01-07
• [学会発表] HIGH SPEED IMPACT DAMAGE IN CFRP UNIDIRACTIONAL AND CROSS-PLY LAMINATES (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Ogi,T.Okabe,A.Yoshimura,S.Yashiro
  • 学会等名: The 11th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] 高速飛翔体衝突による炭素繊維複合材料の損傷進展と貫通挙動の予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村彰記,小笠原俊夫,黄木景二,矢代茂樹
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第47回飛行機シンポジウム
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2009-11-06
• [学会発表] 粒子法による複合材料積層板の飛翔体衝突損傷解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村司,矢代茂樹,黄木景二
  • 学会等名: 第34回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] CFRP(CP積層)板に生じる飛翔体衝突損傷挙動の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中孝明,黄木景二,矢代茂樹,岡部朋永,吉村彰記
  • 学会等名: 第34回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] Numerical simulation on the high velocity impact damage in the CFRP laminate (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Yoshimura,K.Ogi,T.Ogasawara,H.Sasaki,M.Miyoshi
  • 学会等名: The 17th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Edinburgh, UK
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] A characterization study on high speed impact damage in CFRP laminates (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Ogi,S.Yashiro,T.Okabe,A.Yoshimura,T.Ogasawara
  • 学会等名: The 17th International Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Edinburgh, UK
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] 2次元平織CMCにおける飛翔体衝突損傷挙動の実験的解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村司,矢代茂樹,黄木景二
  • 学会等名: 日本材料学会第58期総会・学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-24
• [学会発表] 翔体衝突を受けたセラミックス材料の表面損傷解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中岡善治,高橋学,松田伸也,黄木景二
  • 学会等名: 日本材料学会第58期総会・学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2009-05-23
• [学会発表] 織物CMC における飛翔体衝突損傷挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二
  • 学会等名: 東北大学複合材料研究センター第4回複合材料セミナー
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-04-03
• [図書] CFRP(炭素繊維複合材料)の樹脂含浸性向上と信頼性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二
  • 総ページ数: 319-332
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 最新フラクトグラフィ-各種材料の破面解析とその事例 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黄木景二
  • 総ページ数: 294-303
  • 出版者: テクノシステム
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.me.ehime-u.ac.jp/labo/kikaisei/zairiki/kogi/kogi-j.htm