その場計測に基づく複合材構造製造過程における複合材-治具間干渉機構解明とモデル化

基于原位测量的复合材料结构制造过程中复合材料与夹具之间的干涉机制的阐明和建模

• 批准号: 21K14353
• 负责人: 久田 深作
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14353/
• 关键词: 複合材料; 成形; Tool-part interaction; 光ファイバ; 残留変形

今年度は複合材成形過程における複合材‐治具間でのせん断応力を推定するための試験技術の構築に取り組んだ．具体的には，厚さ0.3-0.5mmの薄いアルミ板にひずみ計測用の光ファイバを接着し，CFRP表面に配置した試験片を作成し，成形中のひずみ変化を取得した．光ファイバは中心波長の異なるFBGセンサを複数配置することにより，WDM(Wavelength Division Multiplexer)方式による多点計測が可能なものを使用した．試験片長手方向の各位置におけるひずみ計測結果と理論式から，成形中の複合材-治具間のせん断応力および界面状態（Sticking or sliding）を推定した．今年度の研究によって得られた成果として，従来では不可能であった成形中の複合材-治具間のせん断応力の直接的な評価が可能になったことが挙げられる．複合材成形は高温高圧下（e.g., 180℃6気圧）で行われるため，実成形条件における成形中のデータを取得できることはそれ自体が貴重である．特に界面せん断応力は本来光ファイバによって直接的に計測できるものではなく，理論解析と組み合わせることで初めて可能になるものである．界面せん断応力は複合材-治具間干渉による残留変形に最も寄与するものであり，この技術によって成形シミュレーションの精度が向上し，複合材成形後の残留変形がより正確に予測できるようになる．結果として，製造品質の向上やプロセス設計の効率化に寄与できるという点で重要である．

Our は compound material forming process に お け る compound material ‐ fixture between で の せ ん fault presumption 応 force を す る た め の の test technology to construct に group take り ん だ. Specific に は, 0.3 0.5 mm thick さ の thin い ア ル ミ plate に ひ ず み measuring with の light フ ァ イ バ を then し, CFRP surface に configuration し た test piece を し consummate, forming the の ひ ず み variations change を obtain し た. Light フ ァ イ バ は center Wavelength の different な る FBG セ ン サ を complex configuration す る こ と に よ り, WDM (where Division Multiplexer) way に よ る multi-point measuring が may な も の を use し た. Test running hand direction の each location に お け る ひ ず み measuring results と theory type か ら, forming between の compound material - fixture in の せ ん break 応 force お よ び interface state (Sticking or sliding) presumption を し た. Our の research に よ っ て have ら れ た results と し て, 従 to で は impossible で あ っ た の compound material in forming - fixture between の せ ん break 応 force の direct な review 価 が may に な っ た こ と が 挙 げ ら れ る. Compound material forming は under high temperature and high 圧 (e.g., 180 ℃ 6 気 圧) line で わ れ る た め, forming conditions be に お け る forming in の デ ー タ を obtain で き る こ と は そ れ autologous が precious で あ る. Trevor に interface せ ん は 応 force was broken light フ ァ イ バ に よ っ て direct に measuring で き る も の で は な く, theoretical analytical と group み close わ せ る こ と で early め て may に な る も の で あ る. Interface せ ん break 応 force は compound material between dry fixture and the involved に よ る residues - shaped に most も send with す る も の で あ り, こ の technology に よ っ て forming シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の precision が し upwards, compound material formed の residues - shaped が よ り に right be で き る よ う に な る. Results と し て, manufacturing quality の upward や プ ロ セ ス design の sharper rate change に send で き る と い う point で important で あ る.