層厚効果を考慮した薄層CFRP積層板のマルチスケール損傷解析手法の開発

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本研究では，層厚・積層構成を設計パラメータとする高自由度複合材設計の実現に向けて，層厚効果を考慮した薄層CFRP積層板のマルチスケール損傷解析手法の開発を目的としている．CFRPの積層板レベルにおける内部損傷進展・破壊強度を予測するメゾスケール解析モデルの構築について取り組んだ．今年度は、前年度に構築した層厚効果を考慮した損傷進展解析モデルを用いて、有孔試験片の損傷進展解析を実施し、層厚や積層構成が内部損傷進展や破壊強度に与える影響について検討を行った。有孔引張試験の損傷解析では、様々な層厚や積層構成を有する薄層CFRP積層板を対象に強度予測を行った結果、層厚や積層構成による破壊モードの違いを再現でき、高精度な静的強度予測が可能であることを確認した。また、層厚の異なる有孔試験片において引張疲労試験を行い、円孔から生じる損傷に対する層厚の影響、疲労荷重下での損傷進展特性や残留強度特性を実験的に評価し、長期耐久性における薄層CFRPの優位性について明らかにした。さらには、構築した損傷モデルを繰り返し荷重下における疲労損傷進展についても予測が可能な疲労解析ツールへの拡張を試みた 。本疲労モデルを用いることで、疲労き裂が生じた際の剛性変化量を予測することが可能となった。また、円孔を有する積層板においても層厚による疲労損傷の差異をとらえることができ、剛性変化量も良い精度で評価可能であることを示した。これまでの研究成果は、国際誌３報に掲載されており、今年度は国内学会２件、国際学会１件において発表済みである。