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2023 年度 研究成果報告書

FBGセンサと電気インピーダンス法を併用した層間強化CFRPの穿孔損傷挙動の解明

研究課題

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研究課題/領域番号 21K03751
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関愛媛大学

研究代表者

黄木 景二  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70281194)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードCFRP / 層間はく離 / 穿孔加工 / 電気インピーダンス / FBGセンサ / 層間強化
研究成果の概要

CFRP積層板を穿孔加工する際,ドリル刃出口側に層間はく離(POD)が発生する。本研究では穿孔加工中のPODのリアルタイム検出を行った。PODが発生する臨界スラスト力を知るために,CFRP擬似等方性積層板に埋め込んだFBGセンサと治具のひずみによって穿孔周りの内部ひずみとスラスト力をモニタした。さらに,CFRP上下表面に電極を設置し,穿孔中の電気インピーダンス変化をリアルタイム測定した。ring/circle電極を用いることにより,PODが小さい場合でもインピーダンス変化からPOD発生を検出できた。ただし,層間強化型CFRPは層間の軟化により,明瞭な変化が測定できなかった。

自由記述の分野

複合材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

CFRP積層板は航空宇宙機や自動車の構造部材として用いられているが,接合のための穿孔加工を必要とする。穿孔加工時には出口側に層間はく離(POD)が発生するが,これによってCFRPの強度が低下する懸念がある。加工後の非破壊検査によってPODは検出できるが,加工中のどの段階でどれ位の大きさのスラスト力でPODが発生するのかは明らかにできない。本研究は電気インピーダンス法によりPOD発生の瞬間を検知する手法を開発したものであり,研究の成果は,層間はく離が発生しない加工条件の探索につながり,CFRP構造の強度信頼性向上に役立てることができる。

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公開日: 2025-01-30  

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