高強度ＵＡＣＳの創出と熱応力緩和型ＣＦＲＰ／金属ハイブリッド材への応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360052
• 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: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 汪 文学 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40240569)
• 研究分担者: 高雄 善裕 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (30108766)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 材料設計 / プロセス / 物性評価 / 複合材料 / ＣＦＲＰ／金属ハイブリッド材

研究概要

本研究は，従来の連続スリット型一方向チョップドストランド (UACS)）炭素繊維強化樹脂（CFRP）積層板より，さらに高強度・高剛性及び成形時に高流動性を有する２種類の新規不連続スリット型UACS積層板の設計を提案し，その作製方法を確立した．続いて，実験およびマルチスケール数値解析を用い，その引張強度特性及び損傷進展メカニズムを明らかにした．実験と数値解析の両面から高強度・高剛性及び成形時に高流動性を有するUACS積層板の開発に関する多くの重要を得た。さらに、UACS/Alハイブリッド材についての研究を行い，スリット角がハイブリッド材の熱残留応力及び引張強度に与える影響を明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Multiscale analysis of damage progression in newly designed UACS laminates (2014)
  • 著者名/発表者名: Hang Li, Wen-Xue Wang, Terutake Matsubara
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 57 ページ: 108-117
  • 査読あり
• [雑誌論文] A closed-Form Solution of Effective Young's Modulus for Composites including Multi-Shape Inclusions Using Improved Mori-Tanaka Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Dongmei Luo, Hong Yang, Yiying Xiao, WENXUE WANG
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol. 704 ページ: 343-348
  • 査読あり
• [雑誌論文] Damage Progression in Unidirectionally Arrayed Chopped Strands Laminates with Different Slit Patterns under Tension (2013)
  • 著者名/発表者名: Hang Li, WENXUE WANG, Terutake Matsubara
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol.704 ページ: 307-312
  • 査読あり
• [雑誌論文] 航空機複合材料構造の修理法-供試体設計と破断荷重 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村俊一郎, 松原 監壮, 高雄 善裕, WANG WENXUE
  • 雑誌名: 日本宇宙航空学会論文集 巻: Vol.39 No.2 ページ: 65-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved piezoelectric properties of poly(vinylidene fluoride) nanocomposites containing multi-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: H.M. Ning, N. Hu, T. Kamata, J.H. Qiu, X. Han, L.M. Zhou, Christiana Chang, Y. Liu, L.K. Wu, H.L. Ji, WENXUE WANG, Y. Zemba, A. Atobe, Alamusi, H. Fukunaga
  • 雑誌名: Smart Mater 巻: 22 ページ: 065011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 接着修理したCFRP構造の破損モード (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村俊一郎, 松原 監壮, 高雄 善裕, WANG WENXUE
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: Vol.39 No.2 ページ: 65-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] New designs of unidirectionally arrayed chopped strands by introducing discontinuous angled slits into prepreg (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Li, W.X. Wang, Y. Takao and T. Matsubara
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: Volume 45 ページ: 127-133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crack Healing Behavior of SiC Whiskers Reinforced Si3N4 Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Hu, W. Wang, Y. Nakahara, S. Zhu
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vol.750 ページ: 15-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Slit Patterns on the Tensile Properties of Unidirectionally Arrayed Chopped Strands Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Li, W.X. Wang, Y. Takao and T. Matsubara
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vol.750 ページ: 208-211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Residual Stress and Tensile Strength of UACS/Al Laminate with Different Slit Angles (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Xue, W.X. Wang, Y. Takao and T. Matsubara
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vol.750 ページ: 204-207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective mechanical properties for composites with three-phase randomly distributed aggregates predicted by Multi-step Mori-Tanaka method (2012)
  • 著者名/発表者名: LUO Dongmei, WANG Wenxue, CHEN Qiu-yan, YANG Hong,ZHOU Ying-long, LI Bangding
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: Vol.232 ページ: 73-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in surface characteristics of anodized titanium arising from water immersion (2012)
  • 著者名/発表者名: Z.X. Chen, W.X. Wang, Y. Takao, T. Matsubara and L.M. Ren
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 巻: Vol.59, No.7 ページ: 415-420
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Effect of temperature on Bearing Strength of CFRP Bolted Joint with Washer Constraining (2012)
  • 著者名/発表者名: Noriyoshi Hirano, W.X. Wang, Y. Takao
  • 雑誌名: 応用力学研究所所報(Reports of Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University) 巻: No.142 ページ: 21-27
• [雑誌論文] Surface characteristics and indentation deformation of porous anodic TiO2 layer before and after hot water treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: Z.X. Chen, W.X. Wang, Y. Takao, T. Matsubara, L.M. Ren
  • 雑誌名: Rare Metal Materials and Engineering 巻: 41(S1) ページ: 38-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure and shear fracture characteristics of porous anodic TiO2 layer before and after hot water treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: Z.X. Chen, W.X. Wang, Y. Takao, T. Matsubara, L.M. Ren
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 257 ページ: 7254-7262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of thermal residual stress in carbon fiber aluminum laminates using a thermal expansion clamp (2011)
  • 著者名/発表者名: Jia Xue, Wen-Xue Wang, Yoshihiro Takao, and Terutake Matsubara
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 42 ページ: 986-992
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new smart damage sensor using mechano- luminescence material (2011)
  • 著者名/発表者名: W.X. Wang, T. Matsubara, Y. Takao, Y. Imai, C.N. Xu
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vols.675-677 ページ: 1081-1084
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Analytical Model of Stress- Transfer in the Nano-Composites with Debonding Interface (2011)
  • 著者名/発表者名: Wenliang Zhu, Dongmei Luo, Yinglong Zhou, Wenxue Wang
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vols.163-167 ページ: 4599-4603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Cementum-dentine Junction and Cementum on the Mechanical Response of Tooth Supporting Structure (2010)
  • 著者名/発表者名: L.M. Ren, W.X. Wang, Y. Takao, and Z.X. Chen
  • 雑誌名: Journal of Dentistry 巻: Volume38, Issue11 ページ: 882-891
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of the biomechanical characteristic of tooth supporting structure under occlusal load (2010)
  • 著者名/発表者名: L.M. Ren, W.X. Wang, Y. Takao, and Z.X. Chen
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 巻: 57巻5号 ページ: 298-305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface treatments of titanium anodized in phosphoric acid solution and in vitro cell responses (2010)
  • 著者名/発表者名: Z.X. Chen, W.X. Wang, Y. Takao, T. Matsubara and L.M. Ren
  • 雑誌名: 粉体および粉末冶金 巻: 57巻5号 ページ: 306-313
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of the cure pressure on the interlaminar shear strength of CFRP-steel hybrid laminate cured by hot pressing for a short time (2013)
  • 著者名/発表者名: 松原 監壮 , WENXUE WANG, 高雄 善裕, 安田 賢三, 林 良輔
  • 学会等名: Proceedings of THE 19TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPOSITE MATERIALS (ICCM-19)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20130728-0802
• [学会発表] New unidirectionally arrayed chopped strands composites by introducing discontinuous angled slits into prepreg (2012)
  • 著者名/発表者名: Wen-Xue Wang, Hang Li, Yoshihiro Takao, Terutake Matsubara
  • 学会等名: Proceedings of 15th European Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Venice, Italy
  • 年月日: 20120600
• [学会発表] Visualization of stress concentration around inclined crack-like notch using mechano- luminescence film sensor (2011)
  • 著者名/発表者名: W.X. Wang, C. Li, Y. Sakata, R. Momoda, and C.N. Xu
  • 学会等名: Proceedings of International Forum on Mechano- luminescence and Novel Structural Health Diagnosis 2011
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] Microscopic damage evaluation of bolt joint in carbon fiber reinforced metal laminate (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsubara, Y. Takao, W.X. Wang
  • 学会等名: Proceedings of ICCM-18
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] Mechanical properties of unidirectional arrayed chopped strands (UACS) with different slit patterns (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Li, W.X. Wang, Y. Takao, T. Matsubara
  • 学会等名: Proceedings of ICCM-18
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] Effects of slit angle of unidirectionally arrayed chopped strands (UACS) on the thermal residual stress in UACS/Al laminate (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Xue, W.X. Wang, Y. Takao, T. Matsubara
  • 学会等名: Proceedings of ICCM-18
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] Surface nanostructure, biological performance, and mechanical properties of anodized titanium based water treatment (2010)
  • 著者名/発表者名: Z.X. Chen, W.X. Wang, Y. Takao and T. Matsubara
  • 学会等名: Proceedings, of The 2nd International Conference on Nanomechanics and Nanocomposites
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Development of CFRP/AL Hybrid laminates (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Harita, W.X. Wang, Y. Takao, T. Matsubara
  • 学会等名: Proceedings of The 9th China-Japan Joint Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Hohhot, China
  • 年月日: 20100906-09
• [備考]
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K001833/index.html