2017 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of deformation and load bearing performance of CFRP members through integrated approach of material and structure
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15H04028
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松本 高志 北海道大学, 工学研究院, 教授 (40301121)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | CFRP / 曲げ部材 / 積層構成 / 画像計測 / 変形機構 / 耐荷機構 / 生体模倣 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，材料と構造の統合的アプローチにより，CFRP（炭素繊維補強プラスチック）構造部材の変形・耐荷性能の向上を行うことを目的とする．積層材料であるCFRPの材料設計の自由度は大きく，積層構成に応じて構造部材の変形・耐荷挙動も大きく変化する．ゆえにCFRPの部材設計手法の確立においては，積層複合材料の特性と部材中での負荷状態と損傷形態の双方を把握する必要がある．本研究では，材料要素実験，構造部材実験，画像計測，複合材料理論，有限要素解析を用いた統合的なアプローチを深化させて，変形・耐荷挙動の力学的メカニズムの解明をより詳細にし，CFRP構造部材の変形・耐荷性能の向上を行う．本研究は以下の3項目に沿って実施する．(1)離散的材料構造を考慮した解析手法の構築，(2)画像解析による負荷状態・破壊規準値の可視化精度向上，(3)破壊に対してねばり強い材料・部材の検討．
平成29年度については，（1）～（3）において以下の成果を得た．
（1）については，前年度に構築した箱形断面曲げ部材の解析手法において，せん断スパンの異なる曲げ実験供試体を対象として，荷重－変位関係と耐荷力の比較検討を行った．また，2通りのせん断剛性算出方法の影響と断面内せん断ひずみ分布の影響を検討した．実験結果を概ね再現する結果を得るとともに，さらなる精度向上についての知見を得た．
（2）については，積層板が損傷に伴い直方向とせん断方向に非線形性を示すことを踏まえて，ひずみ表示による破壊規準の有効性を実験と比較検討した．また，深層学習を用いたひび割れを含む各種損傷状態の物体認識を可能とする手法を構築した．
（3）については，自主製造により数種類の積層構成の曲げ供試体を作成して，らせん積層の角度が，荷重－変位関係，耐荷力，残存荷重に及ぼす影響を詳細に検討した．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
