2017 Fiscal Year Research-status Report
テーラードCFRTPのプレス成形における面外せん断とスプリングバックの関係
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17K06100
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| Research Institution | Gunma National College of Technology |
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Principal Investigator |
黒瀬 雅詞 群馬工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10280356)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | CFRTP / 温間成形 / プレス成形 / テーラードブランク / CAE / 面外せん断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
板厚の異なる熱可塑性炭素繊維プラスチックCFRTPを被プレス成形材料とした「テーラードブランク材」をプレス成形しながら面外傾斜を与える場合と，ねじりによる面外せん断荷重が負荷される場合の，成形性の評価と強度評価を行った．
初年度では，プリプレグからホットプレスで成形して板厚比の異なるテーラードブランク材を作製した後，ねじり試験を行い，強度を維持できる板厚比を調べた．また，CAE解析では板状のテーラードブランク材と，テーラード部を有するハット曲げ形状に対し，接合位置を変えて解析を行い，板厚比と接合位置の影響について検討した．
引張試験とねじり試験で材料定数を求め，材料定数同定ソフトを用いて解析に用いる構成方程式を得た上で，平板状のテーラドブランクと接合位置をもつCFRTPハット成形材に解析的にねじりを加え，面外せん断荷重に対する評価とねじり強度を維持できる板厚比を検討した．その結果以下のようなことが分かった．
1) 板厚比0.75，0.5のCFRTPテーラードブランクハット曲げ成形品は，フランジ部のねじりに対して接合位置にYZ面のせん断ひずみが発生したが，板厚比0.25ではYZせん断ひずみはほとんど発生しなかった．2) 板厚比0.25のCFRPテーラードブランクハットはフランジ部のねじりに対して接合位置のねじれ角が1 deg未満であることから，ねじり変形をほとんど起こさなかった．3) 板厚比0.25では，板剛性が低く，厚肉側はがほとんどねじり変形しないことにより接合位置に応力集中が現れた．したがって，テーラードブランクハット曲げ成形品の板厚比は0.25より高い板厚比で接合するべきであった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は，実験とCAE解析から進めている．
実験では，CFRTPプリプレグを購入し，ホットプレスでテーラードブランク試験片を作製する手順を構築できた．
実験ではねじり試験を行いデータを採取し，材料定数同定ソフトを介して，構成方程式を当てはめ，CAE解析との比較も行うことができた．
購入物も予定通り，計画的に購入して研究を進めることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
プリプレグから成形したテーラードブランク材を意匠成形するため，金型を作製し，プレス成形加工を行う計画である．そのため，3D-CADでモデリングを行い，プレス成形解析ソフトを使って，成形性の評価を行う．意匠形状はCFRTPの繊維が崩れやすい面外せん断形状を含ませ，積層剥離と目ズレに対する検討を行う．
その結果から，成形できる金型を構築し，実験によって成形性の指標を得る予定である．
その後，CFRTP成形における標準形状を見出したい．
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| Causes of Carryover |
3年期間内の1年目として実験準備などを進め，年度末に継続研究として実験用の消耗品を購入していたが，定価との差額が生じたため，全体で823円の差額を生じた．
この差額は，購入予定であった実験用カートリッジヒータ約880円を購入しなかったためのものであり，2年目に入り，すぐに同等金額のカートリッジヒーターを購入する計画である．
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