炭素繊維扁平糸織物による薄肉軽量構造体の効率的な設計・成形法に関する基礎研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550863
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 金原 勲 金沢工業大学, 工学部, 教授 (50011101)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 博嗣 金沢工業大学, 工学部, 研究員 (70367457) ; 中田 政之 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (00247438) ; 宮野 靖 金沢工業大学, 工学部, 教授 (80113033)
• Keywords: 炭素繊維 / CFRP / 平織 / 扁平糸織物 / RTM成形 / VARTM成形 / 損傷 / 眉間破壊靭性

Research Abstract

1)成形盤上に離型シート、基材、ピールクロス、メディアの順に重ね、真空バッグフィルムで密閉し、樹脂吸引口と空気吸引口を設け、空気吸引口から真空ポンプでシート内の空気を吸引する方式で、VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding)成形装置の設計と製作を行い、T300平織材、T700扁平糸織物材、T700多軸スティッチ基材とビニルエステル樹脂による成形条件のパラメータを決定した。また、二重曲率を有する形状についても成形実験を行い、VARTM成形装置のプロトタイプを提示した。
2)多軸スティッチ基材の層間に熱膨張係数の異なる2本のファブリペロー干渉型(EFPI)光ファイバセンサを埋め込むことにより、VARTM成形中および後硬化中の温度とひずみを同時にモニにモニタリングできることを示した。とくに後硬化中においては、マトリックス樹脂の硬化収縮に伴う積層板の収縮ひずみを検出することができることから、本手法がVARTM成形モニタリングとして有効であることを示した。
3)T300平織材、T700扁平糸織物材T700多軸スティッチ織物材CFRPに落錐衝撃を与え、超音波Cスキャンおよび精密研磨による断面観察により、損傷形態の三次元的形状を明らかにした。また、繰り返し荷重下の損傷進展を赤外線応力画像によりその場観察を行い、基材形態と損傷許容性との関係について基礎資料をまとめた。
4)T700一方向材、T300平織材、T700扁平糸織物材、T700多軸スティッチ織物材CFRPのモードI、II層間破壊靭性試験を行い、基材形態による層間破壊靱性の相違について系統的に明らかにした。また、高温環境下における層間破壊靱性の変化と基材形態の関係についても相関性があることを示した。