高輝度放射光による短繊維GFRPのひずみ・結晶化度測定と疲労寿命評価手法の確立

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PPSをガラス短繊維で強化したGFRPの射出成形平板から，繊維が射出方向に配向した表面層のみの試験片を作成し，引張負荷に伴う母相応力の変化を，sin^2 ψ法の透過法－並傾法によるX線測定で計測した．得られた結果を，繊維配向の分布を考慮したマイクロメカニックスによる解析値と比較し，複合材の弾性定数に及ぼす繊維配向の影響について検討した．以下に得られた主な結果をまとめる．(1) PPSの111，200回折プロファイルから，短繊維GFRPの母相応力がsin^2 ψ法により測定可能であった．母相応力は負荷応力に対して比例的に変化し，比例定数から母相の応力分配係数を決定した．(2) ガラス転移温度以上の温度でアニーリングを行うと，PPS相のX線回折プロファイルピーク強度が上昇し，結晶化度の向上が示唆された．これによってPPSの剛性が向上し，複合材料の射出方向および直交方向いずれのヤング率も向上した．(3) 断面の繊維形状観察から繊維の配向テンソルを求め，繊維配向のばらつきを考慮したマイクロメカニックスによって，複合材の弾性定数を予測した．繊維が完全に一方向に配向した場合の解析値に比べて，より実験値に近い値が得られたことから，この方法の有効性が確認できた．(4) 繊維配向のばらつきを考慮したマイクロメカニックスによって求めた応力分配係数の解析値は，X線測定で得られた実験値に近い値を示し，応力分配係数が正しく評価できることがわかった．今後，複合材の静的強度や疲労強度を，樹脂相の応力に基づいて評価する場合に有効である．