| 研究概要 |
複合材料で出来た構造物は, 他の材料による構造物と同様に円孔を持っていたり, ボルト継手を持っている場合が多い. 本研究では円孔またはボルト継手を有する積層板の引張強度を実験的に求めるとともに, 実験値をこれら積層板の初期破壊強度の計算値と比較した.
実験に使用した積層板は炭素繊維/エポキシ樹脂のCFRPで, 一方向プリプレグ材(P3060E-15)を用い製作されたものである. 積層構成は擬似等方性あるいは擬似直交異方性と考えられる場合で, 擬似直交異方性と考えられる積層構成としてアングル・プライ積層とクロス+(±45°)アングル・プライ積層をとりあげた. 積層はすべて対象積層で, 層数は16プライである. これらの積層板を使って, 円孔およびボルト継手の場合の引張強度を積層構成と関連づけて求めた.
実験値と比較・検討するために積層板の初期破壊負荷応力の計算を試みた. 初期破壊の計算は円孔あるいはボルト継手を有する直交異方性板としての応力より積層板の各層の繊維方向とこれに垂直方向に関する応力と歪を算出し, ラミナの破壊則を適用して行った. 円孔を有する蓄積直交異方性板の応力分布の計算式はLekhnitskiiにより支えられている. また, ボルト継手の場合については簡便な近似式がZhang and Uengにより与えられており, これらの式を本研究で使用した. 実験では最終破壊強度を求めているが, 計算では初期破壊に対するものである. このため, 両者の定量的比較は無理であるが, 定性的な意味づけが可能な場合もあった.
さらに, 有限要素法による円孔またはボルト継手を有する積層板の応力分布と初期破壊強度をパソコンを使って求める努力をしている. また, 疲労強度試験も現在検討中である.
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