微視的変形機構を考慮した繊維強化複合材の変形の力学特性と強度評価

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452123
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 冨田 佳宏 神戸大学, 工学部, 教授 (10031147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安達 泰治 神戸大学, 工学部, 助手 (40243323) ; 三村 耕司 神戸大学, 工学部, 助手 (70181972) ; 中井 善一 神戸大学, 工学部, 助教授 (90155656)
• Keywords: 繊維強化複合材 / 界面の変形 / 衝撃変形 / 変形の局所化 / 陽解法 / 強度評価 / シミュレーション

Research Abstract

先進材料として多用されつつある複合材の変形及び破壊のメカニズムは従来の材料とは異なり、異種材料界面の破壊の発生及びその拡大に支配されるところが大きい。したがって、その界面近傍の微視的な変形・破壊挙動を明らかにし、複合材の巨視的な強度を評価することは、複合材の利用の安全性あるいは機能の向上とも深く関わりを持ち重要である。
本研究では、 1.繊維強化複合材の破壊様式のうち、異種材料の界面から発生する破壊挙動に注目し、単繊維とマトリクスからなる微視的単位要素にマクロに均一な変形を加え、界面における変形の不均一の発生と成長ならびにマトリクスにおける変形の局所化の様式を、各種材料の組み合わせならびに界面の形状について、衝撃荷重を受ける場合を含めて、理論的な面から、有限要素法を援用した変形の局所化解析により検討を加え、その挙動をモデル化した。
2.複合材に用いられている繊維ならびにマトリクス材の各種条件下での変形応答を、軽容量の試験機と試験データ取り込み実験的に検討し、上記1のモデル化において使い易い形の構成式として表示した。
これらについては、次項に示すように、一部公表している。
3.単繊維とマトリクスからなる単位要素に各種変形を加えてその変形・破壊挙動を、実験的に詳細に検討し、1.のモデル化の妥当性の評価ならびに高精度化のための資料とする。
4.単位繊維とマトリクスからなる微視的単位要素の界面の変形・破壊挙動を統計的に平均化操作を加えることにより、非局所的な性質を示す複合材の巨視的な変形・破壊挙動を表現する手法を提案する。
3、4については、現在研究が進行中で、次年度において完成させる予定である。

Research Products

• [Publications] Y.Tomita: "Flow localization in thermo-elasto-visco-plastic materials under dynamic loading" Proc.AEPA'92. (1993)
• [Publications] Y.Tomita: "Thermo-elasto-viscoplastic deformation of polymeric bars under tension" Int.J.Solids & Structures. 30-2. 225-235 (1993)
• [Publications] 高馬 裕二: "衝撃変形を受ける弾粘塑性複合材の変形挙動のシミュレーション" 日本機械学会関西支部第68期定時総会講演会. (1993)
• [Publications] 恵良 修二: "弾性コッセラ体有限要素法による微視構造を有する材料の変形シミュレーション" 日本機械学会関西支部第68期定時総会講演会. (1993)
• [Publications] 長谷川 剛志: "熱可塑性エラストマーの温度及びひずみ速度依存性に対する検討" 日本機械学会関西支部第68期定時総会講演会. (1993)
• [Publications] 金原 康人: "金属材料の塑性変形挙動に及ぼす温度及びひずみ速度の影響(軟鋼(S25C)及びアルミニウム合金(A2017)に関する検討)" 日本機械学会関西支部第68期定時総会講演会. (1993)