| 研究課題/領域番号 |
25420011
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
島村 佳伸 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80272673)
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| 研究分担者 |
加藤木 秀章 神奈川大学, 工学部, 助手 (00625296)
東郷 敬一郎 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10155492)
藤井 朋之 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30377840)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 疲労 / CFRP / 超高サイクル |
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| 研究概要 |
本年度は，超音波疲労試験法を用いたCFRPで単軸引張圧縮疲労試験が可能な負荷方法に関する試行と装置開発についての課題の抽出を目的として，共振試験片の作成と予備試験を実施した．
[試験片の設計] 供試材料は東レT700S/2592のUDプリプレグを一方向に８層積層した一方向材である．引張試験により得られた物性値を用いて，有限要素法により共振周波数（20kHz）で共振するような試験片形状を決定するとともに，共振時の応力分布を計算した．その結果，有孔試験片では，平板試験片の約７倍（円孔径は板幅の約1/2の場合）の応力が円孔縁に作用することがわかり，十分な応力拡大が得られることを確認した．
[超音波試験装置への試験片の取り付け方法の開発] 超音波試験装置への試験片の取り付けは，通常の金属試験片の場合にはねじにより取り付けを実施しするが，CFRP積層板の場合にはねじ加工は不可能である．そこで検討の結果，試験片板厚と等しいスリット入りの取り付け治具を考案し，低応力振幅下で試験片の共振試験を実施し，実際に試験片を共振することを確認した．
[試験片の発熱状態の確認] サーモグラフィーカメラ（購入備品）を用いて，低応力振幅下での共振時の試験片表面の温度分布の計測を実施した．その結果，解析からほぼ予想されるとおりの温度分布が観察できた．このことから，基本的には，本手法で疲労試験が可能であることを確認した．
[高出力化にあたっての問題点の抽出] 試験を実施した結果，高出力化にあたって，二点の問題があることがあきらかとなった．一点目は，平板であるため共振周波数が近い曲げ共振モードが存在し，その曲げ共振モードの影響で疲労試験実施にたいして理想的な共振状態が達成しにくいことであり，二点目は，超音波振幅拡大ホーンと試験片取り付け治具の近傍でのフレッチングによる発熱が観察されたことである．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度の検討により，曲げ共振モードが無視しえないこと，超音波振動拡大ホーンとCFRP試験片の連結部でのフレッチングによる発熱が無視しえないことが明らかになったため．
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| 今後の研究の推進方策 |
第二年度では，初年度に明らかとなった課題の解決をおこなって試験方法の確立を行なうことを主方針として研究を遂行していく．
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