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Construction of phenomenological crack growth models in CFRP adhesively bonded structures

CFRP 胶粘结构中唯象裂纹扩展模型的构建

基本信息

批准号：
19J13774
负责人：
大島草太
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はCFRP接着継手を対象に，接着部のき裂先端近傍におけるマイクロ・メゾ領域での損傷発生・進展メカニズムの解明を行うとともに，接着剤の非線形力学挙動，損傷挙動，破壊挙動を考慮した数値モデルを構築し，高精度なき裂進展挙動の予測手法を確立することを目的とした．実験ではその場観察試験の結果とX線CT装置を用いた観察の結果から，接着継手の負荷モードによって破壊メカニズムが異なることを明らかにした．非線形力学挙動と連続体力学を統合したき裂進展モデルとして応力多軸度に依存した接着剤の降伏挙動と損傷挙動を導入した．き裂先端近傍の微視的損傷挙動を再現するため，き裂先端のみを局所細分化した有限要素モデルを作成し，陽解法有限要素解析によりモードI荷重下とモードII荷重下の損傷進展解析を試みた．解析の結果，モードI荷重下では損傷発生基準の応力多軸度依存性が小さい場合に，モードII荷重下では逆に損傷発生基準の応力多軸度依存性が大きい場合に実験と同様の破壊形態を再現できることが分かった．すなわち，同じ材料系を用いているにもかかわらず，現在使用している材料モデルでは統一的に破壊現象を再現できないことが明らかになった．現在のところ，提案した数値解析手法ではモードI荷重下とモードII荷重下の損傷・破壊挙動を統一的に説明できないため，将来的な課題として，高い静水圧応力を受けたときに生じる接着剤の物性変化などを考慮した材料モデルの構築が必要であることが示唆された．今年度の研究成果としては，国際誌2報，国際学会2件，国内学会4件の発表を行った．

This study は CFRP then 継 hand を like に seaborne, then department のき crack apex nearly alongside におけるマイクロ · メゾ field での damage 発 raw, progress メカニズムの interpret を line うとともに, then tonic の挙 dynamic nonlinear mechanics, damage 挙, broken 壊挙 dynamic を consider した the numerical モデルをし, The high-precision なな cracking progress 挙 dynamic motion pre-measurement method を establishes the するととを objective とた. Be 験ではその field 観 examine test の results と X-ray CT device をいた観 examine の results から, then 継 hand の load モードによって broken 壊メカニズムが different なることを Ming らかにした. 挙 dynamic nonlinear mechanics と even 続 integration of strength をしたき crack progress モデルとしてに応 force multi-axis degrees dependent した then tonic の subjugate 挙と damage 挙 move を import した. き crack apex nearly alongside の micro visual damage 挙 move を reappearance するため, き crack apex のみを bureau differentiation した finite element モデルをし consummate, Yang method finite element analytic によりモード I load under とモード II load damage progress の parsing を try みた. Parsing の results, モード I load under では damage 発 raw datum の応 force multi-axis degree of dependency が small さにい situations, モード II under load では inverse に damage 発 raw datum の応 multi-axis degree of dependence が potent きにい occasion be 験と with others の broken を壊 form reappear できることが points かった. すなわち, with じ materials department をいているにもかかわらず, now use している material モデルでは unified に break 壊 phenomenon を reappearance できないことが Ming らかになった. Now のところ, proposal した the numerical analytical technique ではモード I load under とモード II の damage under load, broken 壊挙 dynamic を unified に illustrates できないため, future な subject として, High い hydrostatic 圧を応 force by けたときに raw じる then tonic の physical - chemical などを consider した material モデルの build が necessary であることが in stopping された. This year, the research achievements are と, て, て, て, 2 international journals, 2 international academic societies, and 4 domestic academic societies. The publication list is を and った.