2004 Fiscal Year Annual Research Report
衝撃エネルギー吸収用CFRP部材の開発とその力学的評価
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15560081
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
邉 吾一 日本大学, 生産工学部, 教授 (90060079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 義男 日本大学, 理工学部, 助教授 (30184047)
北野 明彦 東レ株式会社, 複合材料研究所, 主任研究員
金 炯秀 日本大学, 生産工学部, ポストドクター
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| Keywords | CFRP / 衝撃エネルギー / FEM / 実験 / 衝撃応答 / ハイブリッド / 接触解析 / 応力・変形解析 |
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| Research Abstract |
自動車の省エネは地球温暖化の抑制に大きく貢献し、そのために燃費改善の検討が積極的に進められている。燃費改善の切り札は車体構造の軽量化であり、比強度・比剛性に優れる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の自動車構造への応用が現在検討されている。しかし、衝突時の安全性を担保するために衝撃エネルギー吸収用CFRP部材の開発とその力学特性を明らかにしておく必要があり、これらの点が本研究の概要・目的である。本研究の最終年度の2年目では次の研究成果を得ることができた。
(1)自動車の側面衝突時の衝撃エネルギー吸収を向上させるため、自動車ドアー用鋼鈑の裏面にCFRP材と接着したハイブリッド試験体を成形した。次に、このハイブリッド材の衝撃応答特性とエネルギー吸収能を実験的に明らかした。また、有限要素法を用いてハイブリッド材の衝撃応答と衝撃曲げ変形によるエネルギー吸収特性を明らかにし、実験結果と比較検討を行った上で解析手法の妥当性を確立した。
(2)自動車正面衝突時の衝撃エネルギーを効果的に吸収するために、各種断面形状を有するCFRP殻体の衝撃応答と圧縮型衝撃エネルギー吸収能の解析を有限要素法で行い、CFRP殻体の衝撃軸圧縮挙動を明らかにした。
(3)CFRP材が衝撃圧縮負荷を受ける場合の弾性率、圧縮強度、最大圧縮ひずみなどは、従来明らかにされていないため、CFRP材の衝撃圧縮特性値を材料試験より求めた。
(4)前年度に確立した衝撃負荷を受けるCFRPベルトの時刻歴応答解析を拡張し、CFRPベルトによる側面衝突時の引張り型エネルギー吸収を、衝突角の変化に対応できるように拡張した。
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