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2013 年度 実績報告書

繊維強化複合材料における微視破壊クライテリオンを基にした損傷進展予測手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 23560096
研究機関東京理科大学

研究代表者

荻原 慎二  東京理科大学, 理工学部, 教授 (70266906)

キーワード炭素繊維強化プラスチック / ガラス繊維強化プラスチック / 複合材料 / 界面強度 / 微視的損傷 / 界面はく離 / 破壊クライテリオン / 単繊維モデル複合材料
研究概要

軽量・高剛性・高強度の特徴を有する連続繊維強化積層型複合材料・構造のより効果的設計法構築の基礎のため,微視破壊クライテリオン(マイクロフラクチャクライテリオン)をベースとした損傷発生・進展挙動予測手法を確立することを目的としている.すなわち,繊維,マトリックス及び界面それぞれの破壊クライテリオンを実験的に明らかにし,それらとプライレベルの損傷発生・進展挙動の関係を検討し,プライレベル損傷発生・進展挙動予測手法を確立する.それにより,安全側に設計せざるを得なかった本材料の設計手法をより材料の特性を生かしたものへと進歩させることが可能であると考えられる.
平成25年度は,航空宇宙用先進複合材料としてCFRP 一方向強化積層板,数種の多方向積層板(クロスプライ積層板,アングルプライ積層板,擬似等方積層板)を作製し,種々の面内負荷,面外負荷を与え,変形挙動,損傷発生・進展挙動,強度特性を得た.自作その場観察用負荷装置(光学顕微鏡などに装着し損傷進展プロセスをその場観察する)を用い,あるいは,必要に応じて試験機から取り外し,光学顕微鏡,走査型電子顕微鏡,軟X 線探傷装置を用いた損傷状態の観察を行い,負荷レベルと損傷状態の関係を実験的に明らかにした.損傷としては,マトリックスクラック及び層間はく離を考えるが,積層構成,負荷形態により,その発生順序,発生負荷レベルが異なった.構築した微視破壊クライテリオンを基にしたプライレベル損傷挙動予測手法の妥当性を検討した.いくつかの複合材料積層板を想定し,損傷発生・進展プロセスを予測し,実験結果と比較し,その妥当性を検討した.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] 繊維不連続部を有する一方向強化CFRP積層板の損傷挙動2013

    • 著者名/発表者名
      中谷隼人,中谷健志,松葉朗,河野洋輔,荻原慎二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編)

      巻: 79巻799号 ページ: 294-303

    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanical Properties in Quasi-Isotropic CFRP Laminates with Small Ply Orientation Mismatch2013

    • 著者名/発表者名
      Hayato Nakatani, Nurul Nabihah A.Hamid and Shinji Ogihara
    • 学会等名
      The 13th Japan International SAMPE Symposium and Exhibition (JISSE-13)
    • 発表場所
      WINC Aichi (Nagoya)
    • 年月日
      2013-11-12
  • [学会発表] Nonlinear Mechanical Response in CFRP Angle-Ply Laminates2013

    • 著者名/発表者名
      Ogihara
    • 学会等名
      The 13th Japan-Euro Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      EMC2 Technocampus, Nantes, France
    • 年月日
      2013-11-05
  • [学会発表] Damage Simulation of High-Velocity Projectile Impact of CFRP Laminates2013

    • 著者名/発表者名
      Akinori Yoshimura, Kazuya Nagakura, Sho Fukuda, Tomonaga Okabe, Toshio Ogasawara and Shinji Ogihara
    • 学会等名
      The 13th Japan-Euro Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      EMC2 Technocampus, Nantes, France
    • 年月日
      2013-11-04
  • [学会発表] ラミノグラフィによるファイバメタル積層板の衝撃損傷の非破壊観察

    • 著者名/発表者名
      中谷隼人,梶原堅太郎,秋田貢一,荻原慎二
    • 学会等名
      2013年度JCOM若手シンポジウム
    • 発表場所
      金沢工業大学やつかほリサーチキャンパス
  • [学会発表] 衝撃損傷を有するTi/CFRP積層板のラミノグラフィによる非破壊評価

    • 著者名/発表者名
      中谷隼人,梶原堅太郎,秋田貢一,荻原慎二
    • 学会等名
      第38回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      鹿児島大学
  • [学会発表] 層間高靭性型CFRP積層板の力学的特性に及ぼす繊維不連続部の影響

    • 著者名/発表者名
      永田優,小柳興瑶,中谷隼人,松葉朗,河野洋輔,荻原慎二
    • 学会等名
      第38回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      鹿児島大学
  • [学会発表] 繊維不連続層を有するCFRP積層板の力学挙動

    • 著者名/発表者名
      中谷隼人,中谷健志,永田優,小柳興瑶,松葉朗,河野洋輔,荻原慎二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      岐阜大学
  • [学会発表] CFRP/チタン薄膜ハイブリッド積層板の引張強度に及ぼす界面破壊靱性の方向依存性の影響

    • 著者名/発表者名
      光宗大貴,猫島悠平,中谷隼人,荻原慎二
    • 学会等名
      日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会
    • 発表場所
      首都大学東京
  • [学会発表] 円孔を有するCFRP/チタン薄膜ハイブリッド積層板の損傷進展挙動

    • 著者名/発表者名
      高橋征大,荻原慎二,中谷隼人
    • 学会等名
      日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会
    • 発表場所
      首都大学東京

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公開日: 2015-05-28  

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