短繊維強化複合材中の繊維配置解析モデル

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当該課題では,3次元短繊維強化複合材中の繊維が試料表面から観察可能と仮定して繊維端と他の繊維にはさまれてできるいわゆる「可視部分」の数や複合材中に埋没した繊維に由来する可視部分の数と繊維長さとの関係を確率論に基づいて求めた.可視性を持った繊維と透光性を持った母材で構成された短繊維強化複合材を表面から観察すると,観察者に対して奥にある繊維に手前にある何本かの繊維が重なって,奥にある繊維はいくつかに分割されて観察される.「可視部分」とは,重なった繊維で区切られた空間を示す.当該課題で得られた主な知見は以下のとおりである.(1)観察面上のすべての可視部分の数は繊維長さの影響をあまり受けない.これに比べて,試料表面に接しない繊維端と他の繊維にはさまれてできる可視部分の数および表面に接しない繊維に由来する可視部分の数は繊維長さに敏感である.これらの数を上手に使ってやれば,表面下の情報を利用して繊維長さを推定することが可能であると考えられた.(2)試料表面に接しない繊維端と他の繊維にはさまれてできる可視部分の数がすべての可視部分に占める割合は繊維体積含有率の増加とともに減少する.これに対し,表面に接しない繊維に由来する可視部分の数がすべての可視部分の数に占める割合はいったん上昇し最大値を取った後減少に転じる.(3)試料表面に接しない繊維端と他の繊維にはさまれてできる可視部分の数がすべての可視部分の数に占める割合は繊維方向分布の影響をあまり受けない.これに対し,方向が試料表面に平行に近い繊維が多いほど,表面に接しない繊維に由来する可視部分の数がすべての可視部分の数に占める割合は高くなる.