均質化理論による連続繊維強化複合材料のクリープ解析とその実験的検討

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450046
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 大野 信忠 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30115539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水野 衛 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70239250) ; 呉 旭 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00262858)
• Keywords: 複合材料 / クリープ / 均質化理論 / 周期構造

Research Abstract

1.周期的内部構造を有する複合材料の時間依存変形に対する均質化理論を定式化した.この理論では,周期的内部構造により生じる変位の擾乱を弾性成分と粘性成分に分離することにより,ひずみ速度と応力速度の巨視的構成式および微視的応力の発展式を導いた.
2.上述の理論を一方向連続繊維強化複合材料の横方向クリープ変形および粘塑性変形に適用した.繊維方向の変位に対しては平面ひずみ条件を仮定し,繊維配列としては正方配列と六方配列を考えた.この結果,正方配列では変形挙動の異方性が極めて著しいのに対して六方配列ではほとんど等方的となり,また正方配列の場合の異方性はクリープおよび粘塑性変形では弾性変形よりはるかに著しくなることが示された.
3.周期的内部構造が点対称性を有する場合の擾乱変位場の特性を議論し,擾乱変位はすべての点対称点で零となり,かつ点対称条件を満足することを示した.またこの場合,境界条件として反対称条件を使用することができるから,ユニットセルの一部の領域のみを解析すればよいことを指摘するとともに実例を示した.
4.一方向連続繊維強化単層板の一般的変位(繊維方向の変位および繊維と垂直方向の変位)を考慮した均質化有限要素解析プログラムを,クリープ解析を行う準備段階として弾性変形の場合に作成し,その妥当性をすでに開発済みの2次元平面ひずみプログラムとの比較により確かめた.

Research Products

• [Publications] 呉 旭: "周期的内部構造を有する複合材料の時間依存変形に対する均質化理論" 日本機械学会論文集(A編). 63・613. 1971-1978 (1997)
• [Publications] 呉 旭: "均質化理論による複合材料の弾粘塑性解析" 第41回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 32-33 (1997)
• [Publications] 大野信忠: "均質化理論におけるユニットセルの周期境界条件について" 日本機械学会東海支部第47期総会講演会講演論文集. 983-1. 107-108 (1998)