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Characterization of drilling damage behavior of CFRP toughened with interlayers using FBG sensing and electric impedance method

利用FBG传感和电阻抗法表征夹层增韧CFRP的钻孔损伤行为

基本信息

批准号：
21K03751
负责人：
黄木景二
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Ehime 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

项目摘要

汎用グレード擬似等方性CFRP積層板内部にFBGセンサを埋め込むとともに，表面に電極を取り付け，穿孔加工中の内部ひずみおよび電気インピーダンス変化から，ダイアモンドコーディングしたドリル刃出口付近の層間はく離（push-out delamination; POD）が発生するタイミングを検知し，POD発生時の臨界ストラス力を推定することを試みた．令和３年度までに，治具の製作，実験システムの構築，スラスト力校正のための押し込み試験，加工条件（送り速度と回転数）とデラミネーションファクタ（PODの大きさ）の関係を明らかにした。予備的な穿孔実験では，デラミネーションファクタが大きい場合について，電気インピーダンス（大きさと位相角の両方）の変化から，PODの発生・進展の様子とPOD発生時の臨界スラスト力を同定できたが，デラミネーションファクタが小さい場合は電気インピーダンスの信号からのPOD同定が困難であった。そこで，令和４年度は出口側の小さなPODを検知するために，電極形状を円電極に変更したところ，小さいPODでも敏感に検知することが可能になった。また信号処理として，電気インピーダンス変化率の微分によってPODの発生・進展によるインピーダンスの微細な変化を捉えることができた。一方，PODが大きい場合と異なり，PODが小さい場合，位相角の変化はほとんど現れないことが分かった。以上の成果について，令和４年度内に，4件の学会発表（うち2件は国際学会）を行った。また本研究に関連してせん断加工に関する研究論文1報を邦文雑誌で発表した。

FBG is embedded in the inside of the quasi-isotropic CFRP laminate, electrode is selected from the surface, internal internal and electrical characteristics are changed during perforation processing, push-out delamination (POD) occurs near the edge of the substrate, and critical force is estimated during POD development. In the third year of this year, the production of fixtures, the construction of systems, the adjustment of stress, the test of pressure, and the relationship between processing conditions (feed speed and number of cycles) and the production process (POD) were clearly discussed. In the event of a pre-prepared perforation, it is difficult to determine the identity of the electrical signal in the case of a large number of cases, the change of the electrical signal in the case of a large number of cases, the identity of the critical force in the case of POD generation, the evolution of POD and the generation of POD in the case of a small number of cases. In addition, in the fourth year, the small POD detection on the outlet side is possible, and the electrode shape is changed. Signal processing and differential analysis of electrical parameters A square, POD is big and small, and the phase angle is changed. The above achievements were published in 4 years, 4 pieces were published in the International Society (2 pieces were published in the International Society) This paper presents the relationship between the two processes.