十字型一方向複合材料試験片の桁接合強度評価法の確立

十字形单向复合材料试件梁节点强度评价方法的建立

• 批准号: 21K03760
• 负责人: 野田 淳二
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03760/
• 关键词: 繊維強化複合材料; はく離挙動; 十字型試験片; 結合力要素; グリーンコンポジット; 界面はく離

近年，トポロジー構造最適化した複雑な繊維強化プラスチック（FRP）桁構造物が3Dプリンタによって成形され自転車等に実装される例や人工衛星のラティス構造体の実用等，桁構造がFRP構造物のより高比強度化に寄与している．桁構造体では多軸荷重状態は想定されないため，桁接合面のはく離挙動は未解明であった．本研究では，軽量・高強度化に優れる一方向複合材料（UD）を用いた桁構造体の健全性評価を可能とする多軸荷重状態での桁接合強度評価法を提案する．十字型UD桁試験片に曲げ負荷および面内せん断負荷を与えることにより，接合部の曲げ負荷下はく離挙動や面内2次元せん断型はく離挙動を呈する試験法を確立し，その場観察による損傷の定量化および結合力要素を用いた損傷進展シミュレーションを併用することにより，桁接合部のはく離挙動を解明することを目的とした．2022年度は，結合力要素を桁接合部に導入した十字型UD桁有限要素法モデルを構築し，各破壊モードに対応した結合力および破壊靭性値を2021年度に得られた試験データとフィッティングすることで，観察された損傷と負荷形態，試験片寸法の関係を考察し破壊機構を調査した．曲げ負荷下での十字型UD桁接合部の破壊は，梁の幅や長さによりモードI型はく離挙動から梁の引張負荷に推移することが予測されたため，種々の梁の幅と長さ，厚さをモデル化し解析的に最適な桁幅や厚さを推定した．これらの検討から十字型UD桁試験片接合部のモードI型はく離挙動を説明可能な結合力と破壊靭性値を推定した．さらに，面内せん断型はく離挙動の解析モデルの構築では，接合部の純せん断を与えるために治具も剛体でモデル化するなどの工夫を行い，モードIIおよびIIIの複合型はく離挙動を説明可能な結合力と破壊靭性値を推定した．

In recent years, the structure of truss structure (FRP) has been widely used, such as artificial satellite, artificial satellite, etc., and the height specific strength of truss structure has been sent to the truss. The truss structure is designed to be loaded and loaded. The mechanical behavior of the truss joint has not been solved. In this study, high strength composite materials (UD) are used in the construction of truss structures. It is possible to improve the strength of truss joints under multiple loads. Cross-type UD truss test sheets are loaded under in-plane loads. Under the load of the joint, the two-dimensional load-off movement in the contact area is determined by the method, and the combined force elements are used to improve the performance of the equipment, and the truss joint is used to clarify the purpose of the test. 2022 year The combined force elements of the truss joint are incorporated into the cross-shaped UD truss finite element method and the finite element method. The combination of force and strength is very important. In the year 2021, the load of the truss joint was improved, and the load state of the truss was observed. Under the load, the cross type UD truss joint is broken, and the beam width is long, the load is long, the load is low, the load is over, the load, the beam, the beam, the beam The most reliable truss amplitude and thick frame presumption in the analysis of the thick frame test plate. The joint of the cross type UD truss test piece shows that it is possible to combine the force to break the presumption of failure. The in-plane failure mode is used to analyze the fault test data. In the joint, there is a break between the joint and the fixture, and the combination of the II and the III may break the presumption of the damage.

项目成果

十字型試験片を用いたGC溶着接合部の面内せん断型はく離挙動

使用十字形试样的 GC 焊接接头的面内剪切型剥离行为

• 发表时间: 2021
• 作者: Sueoka;S.;Kobayashi;Y.;Fukuda;S.;Kohn;B.P.;Yokoyama;T.;Sano;N.;Hasebe;N.;Tamura;A.;Morishita;T. and Tagami;T.;青木陸駆，和田明浩，早稲田一嘉;山中大成，野田淳二
• 通讯作者: 山中大成，野田淳二

Delamination behacior of welding joint for cruciform natural fiber composites

十字形天然纤维复合材料焊接接头分层行为

• 发表时间: 2022
• 作者: Junji Noda;Taisei Yamanaka
• 通讯作者: Taisei Yamanaka

In-plane shear delamination behavior of welding joint for cruciform natural fiber composites

十字形天然纤维复合材料焊接接头面内剪切分层行为

• 发表时间: 2022
• 作者: Junji Noda;Taisei Yamanaka;Shingo Hamada
• 通讯作者: Shingo Hamada