| 研究概要 |
1.複合材料破壊時のマイクロメカニックスについて『はく離面にせん断抵抗を持つ損傷モデル』を考え、これを三本切断繊維モデル,ハイブリッド材,短繊維強化複合材に適用した。 き裂とはく離の破壊モードに与える繊維と母相の幾何学的条件と材料定数の影響を求めた。 特に、短繊維強化複合材の場合、せん断抵抗下でグリフィス型のエネルギー基準が支配的な領域では、安定成長からカタストロフィックな成長に移る、はく離長の限界値が存在することがわかった。 この限界値に対応する限界ひずみはアスペクト比とヤング率比の影響を強く受ける。
2.き裂と繊維の相互作用について3次元の弾性論レベルの解析を行った。円板状き裂のまわりに同心円上に位置する繊維が、き裂先端の応力拡大係数に与える影響を積分方程式により求めた。 ねじり負荷に対しても、繊維にはき裂進展阻止効果があり、その阻止効果は、ほぼき裂に近い第一層で担われている。
3.繊維と母相間のはく離に関連する、繊維まわりの局所的応力分布の近似解を熱ひずみの影響も含めて解析的に求めた。 繊維体積含有率の上昇とともに母相が著しい応力変化を示すことがわかる。
4.き裂とはく離と繊維の相互作用を2次元的に考察する積分方程式の新しい処理方法を求め、その精度を有限要素法を使って確認した。
5.2の解析と4の解析それぞれについて複合材料モデルを作成した。2についてはシャルピータイプの試験装置を使用し、き裂進展パターンや破壊エネルギー、4についてはコースティック法を使用し、界面き裂の応力拡大係数を求めた。
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