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2015 年度 実績報告書

熱可塑性CFRP積層板のせん断切断機構の解明と最適化

研究課題

研究課題/領域番号 25420022
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, 教授 (70281194)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード損傷力学 / 熱可塑性CFRP / せん断切断
研究実績の概要

本研究では炭素繊維強化熱可塑性樹脂(熱可塑性CFRP)積層板のせん断切断メカニズムを実験と数値解析(FEMと粒子法)を通して解明するとともに,切断条件(切断刃の形状,ワーク温度,クリアランスなど)の最適化を行い,以下の知見を得た:
①切断時の加工損傷はバリ(理想切断線からの凸部)と割れ(理想切断線からの凸部)およびき裂(マトリックスクラックと繊維破断)からなる,②熱硬化性CFRP積層板と異なり,じん性の高い熱可塑性CFRP積層板では層間はく離はほとんど発生しない,③加工損傷は主としてせん断応力によって発生するが,クリアランスが加工損傷パターンに及ぼす影響は小さい,④最適な切断温度(ガラス転移点近傍)とクリアランス(板厚の約5%)が存在する,⑤最適な刃形状(シャー角と刃先角)が存在する,⑥一方向板の場合,繊維方向に対する切断角度によってせん断強度が変化するが,クロスプライ積層板などの場合,切断角度によるせん断強度の差異は小さい。
以上の知見が得られたことにより,不均質・異方性・積層構造を有するCFRP 積層板の複雑なせん断加工メカニズムが実験と数値解析を通して系統的に解明できた。また本研究から解明されたせん断加工メカニズムと最適加工条件から,難加工材であるCFRP 積層板の高速・低損傷せん断加工技術の確立のための学術的基礎が確立できた。さらに,CFRP積層板の加工に要するタクトタイムが短くなることにより,自動車部品産業への適用が期待される。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 熱硬化性CFRP積層板のパンチプレス加工による穿孔の特徴と加工品質2016

    • 著者名/発表者名
      松田伸也,黄木景二,矢代茂樹
    • 雑誌名

      日本複合材料学会

      巻: 42 ページ: 13-22

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of machining damages generated by a piercing process in CFRP laminates2015

    • 著者名/発表者名
      S. Ueshiba, K. Ogi, Y. Shigematsu and K. Saito
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 656-657 ページ: 185-190

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.656-657.185

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shear cutting processes in thermosetting and thermoplastic CFRP laminates2015

    • 著者名/発表者名
      N. Nakamura, K. Ogi, A. Ota, S. Nakata and K. Suma
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 656-657 ページ: 347-352

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.656-657.347

    • 査読あり
  • [学会発表] 熱硬化性CFRP積層板のせん断切断挙動に及ぼす切断刃の形状の効果2016

    • 著者名/発表者名
      西本将士,黄木 景二
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第54期総会・講演会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • 年月日
      2016-03-09 – 2016-03-09
  • [学会発表] CFRTP積層板のせん断加工特性に及ぼす積層構成の効果2015

    • 著者名/発表者名
      須磨建太,黄木景二,中村史哉
    • 学会等名
      第40回複合材料シンポジウム
    • 発表場所
      金沢工業大学(石川県野々市市)
    • 年月日
      2015-09-18 – 2015-09-19
  • [学会発表] EFFECT OF TEMPERATURE AND CLEARANCE ON SHEAR CUTTING BEHAVIORS IN CFRP LAMINATES2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ogi, S.Yashiro, N. Nakamura, S. Nakata and K. Suma
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      Copenhagen(Denmark)
    • 年月日
      2015-07-19 – 2015-07-24
    • 国際学会
  • [備考] 黄木景二

    • URL

      http://www.me.ehime-u.ac.jp/labo/kikaisei/zairiki/kogi/kogi-j.htm

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公開日: 2017-01-06  

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