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2014 年度 実績報告書

CFRPの変形・耐荷メカニズム解明に向けた材料と構造の統合的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 24560575
研究機関北海道大学

研究代表者

松本 高志  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40301121)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードCFRP / 曲げ部材 / 積層構成 / 画像計測 / 変形機構 / 耐荷機構
研究実績の概要

本研究では,CFRP(炭素繊維補強プラスチック)構造部材の変形・耐荷挙動の力学的メカニズムの解明を,材料と構造の統合的アプローチにより行うことを目的として,以下の5項目に沿って実施した.最終年度は(5)について実施した.
(1)CFRP材料試験値の適用範囲の検討,(2)CFRP構造解析用の材料特性値の検討:2種類の積層構成のCFRPについて材料試験と曲げ載荷実験を行った.斜行方向の繊維による寄与が減じられる場合に,材料試験から得られた弾性係数は積層理論による算定値と比較して小さい値が得られることを確認した.一方で,積層理論による算定値を用いた曲げ耐荷力は実験値に近いことを確認した.
(3)CFRP構造部材の変形・耐荷機構の解明:せん断スパン長を変えて曲げ載荷実験を行った.材料試験による特性値で算出した曲げ耐荷力は,異なるせん断スパン長に対しても実験値と概ね一致した.また,画像計測により得た変形場と材料試験による特性値に基づき破壊指標値の分布を得ることで,変形・耐荷挙動の把握をより明瞭に行うことができた.
(4)CFRP構造部材の変形・耐荷挙動の解析手法の構築:実験で観察された変形・耐荷挙動を再現できる有限要素解析手法と簡易推定式の構築を行った.CFRPの単層板破壊を考慮した解析を実施して,部材の非線形挙動の再現を行った.
(5)CFRP構造部材性能の観点からの最適積層構成の検討:引張強度に比較して圧縮及びせん断強度が低いCFRPにおいて,上フランジ,ウェブ,下フランジにおいて,板厚,板幅,積層構成を変えた合理的な断面について基礎的な検討を行った.また,中詰材を用いた圧縮とせん断抵抗の増加について,外殻材であるCFRPと各種の中詰材との相互作用を解析的に検討した.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] 画像解析の高密度化による箱形断面CFRP梁の損傷挙動の検討2014

    • 著者名/発表者名
      松本高志・何興文・林川俊郎
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 70 ページ: I_909-I_919

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] GFRP梁部材中の材料特性と材料試験値の関係の検討2015

    • 著者名/発表者名
      細目貴之・松本高志・林川俊郎・何興文
    • 学会等名
      土木学会北海道支部論文報告集
    • 発表場所
      室蘭工科大学(北海道)
    • 年月日
      2015-01-31 – 2015-02-01
  • [学会発表] GFRP製箱形断面梁の曲げ破壊の画像解析2015

    • 著者名/発表者名
      小林周史・松本高志・林川俊郎・何興文
    • 学会等名
      土木学会北海道支部論文報告集
    • 発表場所
      室蘭工科大学(北海道)
    • 年月日
      2015-01-31 – 2015-02-01
  • [学会発表] せん断スパン長の異なるCFRP梁の曲げ破壊の画像解析2015

    • 著者名/発表者名
      築館雪花・松本高志・林川俊郎・何興文
    • 学会等名
      土木学会北海道支部論文報告集
    • 発表場所
      室蘭工科大学(北海道)
    • 年月日
      2015-01-31 – 2015-02-01
  • [学会発表] 画像解析による積層構成の異なるCFRP梁の曲げ破壊機構の検討2015

    • 著者名/発表者名
      横山朋弘・松本高志・林川俊郎・何興文
    • 学会等名
      土木学会北海道支部論文報告集
    • 発表場所
      室蘭工科大学(北海道)
    • 年月日
      2015-01-31 – 2015-02-01
  • [学会発表] せん断スパン長の異なる箱形断面CFRP梁の単層板破壊に基づく解析2014

    • 著者名/発表者名
      松本高志・三重野嵩之・櫻庭浩樹
    • 学会等名
      第5回FRP複合構造・橋梁に関するシンポジウム
    • 発表場所
      土木学会(東京)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-13
  • [学会発表] GFRP溝形成形部材の圧縮耐力について2014

    • 著者名/発表者名
      谷内湧・北根安雄・中村一史・西崎到・松本高志・三ツ木幸子
    • 学会等名
      第5回FRP複合構造・橋梁に関するシンポジウム
    • 発表場所
      土木学会(東京)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-13
  • [学会発表] Investigation on the mechanics of CFRP structural members2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsumoto
    • 学会等名
      Conference for Civil Engineering Research Network 2014 (ConCERN 2014) jointly held with 7th ASEAN Civil Engineering Conference (ACEC)
    • 発表場所
      バンドン工科大学(インドネシア)
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-05
  • [学会発表] Study on the damage processes of CFRP box beams with the use of image analysis2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsumoto, Toshiro Hayashikawa, and Xingwen He
    • 学会等名
      10th Japanese German Bridge Symposium
    • 発表場所
      ミュンヘン工科大学(ドイツ)
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-19
  • [学会発表] 画像解析の高密度化による箱形断面CFRP梁の損傷挙動の検討2014

    • 著者名/発表者名
      松本高志・何興文・林川俊郎
    • 学会等名
      第17回応用力学シンポジウム講演概要集
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄)
    • 年月日
      2014-05-10 – 2014-05-11

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公開日: 2016-06-01  

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