複合材のクラッシング破壊解析ツールの構築と衝撃吸収メカニズムの解明
复合材料破碎失效分析工具构建及冲击吸收机理阐明
基本信息
- 批准号:22K14150
- 负责人:
- 金额:$ 3万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
- 财政年份:2022
- 资助国家:日本
- 起止时间:2022-04-01 至 2025-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究では、粒子法の一つであるSPHに層間はく離モデル、繊維破断/座屈と層内き裂の損傷力学モデルを組み込むことでクラッシング破壊解析ツールを構築して衝撃エネルギー吸収メカニズムを調査し、CFRP製衝撃吸収材の設計指針の提案を目指している。2022年度は、CFRP積層板の層間はく離モデルをSPH法に適用した。提案した層間はく離モデルは、損傷発生基準に応力基準を、損傷進展でエネルギー基準を用いるFEMの解析手法として提案された結合力モデルを援用した。結合力モデルは、層間変位に応じて結合力を下げる。通常のSPHでは、粒子の重心位置で粒子の変位を計算するため、相対変位に粒子の変形を含み、層間の相対変位を直接計算できない。そこで、本研究では繊維配向が異なる層界面で隣接する粒子のペアを三次元積層板理論によって均質化し、層間粒子を構成した。この層間粒子を用いて相対変位を計算し、結合力を下げることで層間はく離の予測モデルを構築した。その後、損傷モデルを組み込んだSPH法の解析を用いてどの程度の精度でCFRPの有孔引張の損傷分布を予測できるかを検討するため、2023年度に実施予定であった繊維破断、繊維微視座屈、および層内き裂のモデルを開発したSPH法のコードへ組み込むまで一気に進め、CFRP積層板の有孔引張解析を行い、実験結果との比較を行った。荷重-変位曲線において、初期剛性、および引張強度は実験とよく再現できることを確認した。積層板の各層の層内き裂および層間はく離の分布は、やや実験結果を過大評価しているものの定性的に実験結果を予測可能であった。各損傷の過大評価の原因については、通常のSPH法で問題となる粒子が疎な領域(端面、円孔、はく離領域)での計算精度の悪化、角運動量保存則が保存されないことが原因であると考えている。これらの改善のために定式化されたCSPH法を導入することで改善を試みる。
In this study, the particle method was used to investigate the damage mechanics of SPH, interlayer separation, dimensional fracture and intralayer fracture, and to propose design guidelines for CFRP impact absorbers. In 2022, the SPH method was applied to CFRP laminates. The proposed method of FEM analysis is based on the criterion of damage occurrence, the criterion of force, and the criterion of damage progression. Bonding force is reduced by the interlayer position. Usually SPH is calculated directly from the position of the particle's center of gravity, the position of the particle's phase, and the position of the particle's phase. In this paper, the particle structure of the three-dimensional laminated plate theory is studied. The interlayer particles are calculated by phase shift, binding force is reduced, and interlayer separation is predicted. The accuracy of SPH method analysis, the prediction of damage distribution of CFRP with hole extension, the determination of damage distribution in 2023, the development of SPH method analysis, the comparison of results of CFRP laminate with hole extension, and the comparison of results. Load-position curve, initial stiffness, tensile strength, reappearance, confirmation. The distribution of cracks in layers and the separation between layers of laminates are evaluated and the qualitative results are predicted. The reasons for the excessive evaluation of each damage are as follows: the general SPH method has problems in the particle area (end face, hole, and separation area), the calculation accuracy is reduced, and the angular motion amount is preserved. The CSPH method was introduced to improve the performance of the system.
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Three-dimensional analytical model for composite laminate with transverse cracks by assuming parabolic crack opening
- DOI:10.1080/09243046.2023.2167481
- 发表时间:2023-01
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:S. Onodera;Kazuki Ryuzono;S. Yashiro;T. Okabe
- 通讯作者:S. Onodera;Kazuki Ryuzono;S. Yashiro;T. Okabe
一般化座標SPH法を用いた有孔CFRP積層板の引張時の損傷進展シミュレーション
使用广义坐标 SPH 方法模拟穿孔 CFRP 层压板拉伸过程中的损伤进展
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sota Onodera;Kazuki Ryuzono;Shigeki Yashiro;Tomonaga Okabe;小野寺壮太,矢代茂樹,川越吉晃,岡部朋永
- 通讯作者:小野寺壮太,矢代茂樹,川越吉晃,岡部朋永
一般化座標粒子法を用いた繊維強化複合材料のはく離進展解析のための結合領域モデルの開発
使用广义坐标粒子法开发用于纤维增强复合材料分层生长分析的粘合面积模型
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sota Onodera;Kazuki Ryuzono;Shigeki Yashiro;Tomonaga Okabe;小野寺壮太,矢代茂樹,川越吉晃,岡部朋永;飯野和輝,小野寺壮太,矢代茂樹
- 通讯作者:飯野和輝,小野寺壮太,矢代茂樹
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