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Innovative manufacturing of advanced composites using electrodeposition resin molding and vibration optimization

使用电沉积树脂成型和振动优化创新制造先进复合材料

基本信息

批准号：
20H02094
负责人：
本田真也
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までに複合材平板に対する曲線状繊維束の隙間（Gap）や重なり（Lap）を考慮した板厚の推定手法，振動減衰性能の推定方法の開発を行い，減衰性能を最大化する目的で最適化問題に取り組んだ．得られた最適設計案を基に供試体および他の繊維形状を有する供試体を作製し，実験モード解析により，その減衰性能を計測したところ，得られた最適設計案が最も高い減衰性能を示し，板厚推定手法を含めた最適化手法の妥当性が確認できた．本年度は，これら一連の確定した手法を，一般的な機械構造で多く利用されている殻(シェル)構造へ拡張した．昨年度までの手法では曲面の等高線を水平面に射影することで，任意の曲線群を表現していた．本年度はその曲線群を有限要素法で利用される形状関数を用いた座標変換により要素ごとの直線繊維を，最適に設計したいシェル要素内に変換した．球，円筒，馬鞍殻状のシェル構造へ本手法を適用し，いずれの場合にも曲線繊維が有効であることを示した．また，電着樹脂含浸法で作製した複合材の板厚方向の電気特性の計測を行った．繊維が電気化学的に被覆されている状態のCFRPでは，絶縁性が高いと期待していたが，実際に計測した結果，電着樹脂含浸法で作製した試験片においても他の手法で作製した試験片と同様の導電性が確認された．一方，天然由来の材料であるセルロースナノファイバーや紙などを層間に挿入することで，絶縁され，平板キャパシタとして利用できる可能性が示された．

In the past year, the Gap and Lap of the curved beam of composite materials were considered, and the estimation method of plate thickness was developed. The optimization problem of maximizing the attenuation performance was selected. The optimum design scheme is obtained by measuring the attenuation performance of the test specimen and other dimensional shapes, and the appropriateness of the optimum design scheme including the optimization method is confirmed. This year, the company has established a series of methods to improve the general mechanical structure. The contour lines of the curved surface are projected on the horizontal plane. This year, the curve group finite element method uses the shape of the number of coordinates to change the number of elements, and the linear dimension to change the number of elements. This method is applicable to all kinds of situations. The measurement of electrical characteristics of composite materials in the thickness direction was carried out by impregnation method of electrical resin. Although CFRP is in an electrochemically coated state, its insulation properties are high and expected. As a result of actual measurement, it has been confirmed that the test pieces made by the electrodepositing resin impregnation method have the same electrical conductivity as the test pieces made by other methods. On the other hand, the possibility of using natural materials is shown.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

電着樹脂含浸法により作製した複合材の減衰推定と曲線状繊維配向最適化

电沉积树脂浸渍法复合材料的衰减估算和弯曲纤维取向优化

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
瀧澤拓;本田真也;片桐一彰;佐々木克彦;武田量
通讯作者：
武田量

電着樹脂含浸法による炭素繊維複合材料の作製と力学特性評価

电沉积树脂浸渍法制备碳纤维复合材料及力学性能评价

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sakurai Hironobu;Fujiwara Tatsuki;Ohuchi Katsuhiro;Hijikata Wataru;Inoue Yusuke;Seki Haruna;Tahara Tomoki;Yokota Sachie;Ogata Asato;Mizuno Tomohiro;Arai Hirokuni;橋本直暉，本田真也，片桐一彰，佐々木克彦，武田量
通讯作者：
橋本直暉，本田真也，片桐一彰，佐々木克彦，武田量

Estimation of damping characteristics and optimization of curvilinear fiber shapes for composites fabricated by electrodeposition resin molding