| 研究課題/領域番号 |
63420027
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
松本 浩之 東京工業大学, 工学部, 教授 (50016416)
|
|---|
| 研究分担者 |
足立 忠晴 東京工業大学, 工学部, 助手 (20184187)
笠野 英秋 拓殖大学, 工学部, 助教授 (40016663)
宇治橋 貞幸 東京工業大学, 工学部, 助教授 (80016675)
|
|---|
| キーワード | 繊維強化積層板 / 衝撃損傷 / 残留強度 / 層間剥離 / 積層板理論 / 衝撃荷重 / 超音波顕微鏡 / 衝撃応答計測システム |
|---|
| 研究概要 |
本研究は様々な材質の異物が繊維強化積層板に衝突した場合の層間剥離を主とする衝撃損傷の発生のメカニズムを考察し、残留強度(衝撃後の圧縮残留強度など)との関係、損傷部の補修による切欠きと充填物が残留強度に及ぼす影響について明らかにすることを目的とする。
カーボン繊維強化積層板に5mmあるいは10mmの鋼球を損傷の生じない程度の低速で衝撃を加え、発生する衝撃荷重および積層板のひずみを計測した。この実験結果は異方性弾性積層板理論およびヘルツの接触理論による解析結果とよく一致することがわかった。さらに鋼球を速い速度で衝突させ様々な積層板内に損傷を加えた。これを超音波顕微鏡により積層板内部の層間剥離を観察した。層間剥離の形状は積層板の層間の衝撃面から遠い側の層の繊維方向に大きく広がるピーナッツ状を示す。この形状は積層板理論より得られる層間せん断力の分布形状と類似し、層間剥離は積層板内の応力分布の影響を大きく受けることが予想される。また層間剥離は衝撃面裏側に亀裂をともなっていることが多い。静的に鋼球を押し込んだ場合も同様の傾向を示し、基本的に同じメカニズムで損傷が生じているものと考えられる。しかし鋼球の直径が小さく積層板の厚さが厚い場合に衝撃面裏側に亀裂が見られず層間剥離の形状が円形に近いものが得られた。これにより衝撃損傷特有の発生メカニズムがあることがわかった。
次年度では高速衝撃の場合について同様の実験を行い衝撃損傷について考察する。また繊維強化積層板は複雑な破壊現象を示すために、これを明らかにする新たな衝撃応答計測・試験システムを構築する。衝撃損傷をうけた積層板の疲労特性を含めた残留強度を評価し、衝撃損傷との関係を明らかにする。さらに衝突体の種類と衝撃損傷との関係についても調査する予定である。
|
