航空宇宙環境を考慮した先進複合材料の熱サイクルによる損傷評価

考虑航空航天环境的先进复合材料热循环引起的损伤评估

• 批准号: 09751011
• 负责人: 荻原 慎二
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09751011/
• 关键词: CFRP積層板; 複合材料; 熱サイクル; トランスバースクラック; クロスプライ積層板; 層間はく離; 微視的損傷; 損傷; 層間樹脂層; 損傷力学

航空宇宙用先進複合材料であるCFRP積層板に対して,実際の航空宇宙環境を考慮した熱サイクル試験を行い,それにより発生する材料内部の微視的損傷を定量評価し,その発生・進展プロセスをモデル化した.微視的損傷としては,積層板の初期損傷であるトランスバースクラッタとそれにより誘発される層間はく離に着目し,これらの定量評価法を確立した.本研究では,CFRP材料として,T300/3601およびT800H/3631の2種類を採用した.積層構成としては0度層と90度層からなるクロスプライ積層板とし,90度層厚さの影響を検討した.さらに,これらの発生・進展の予測法を構築した.これにより,この材料の損傷許容設計の基礎となり,CFRPの航空宇宙構造への適用の拡大が期待できる.具体的には,平成9年度には,熱サイクル試験の結果からトランスバースクラックおよび層間はく離についての定量評価を行った.平成10年度は,それらの微視的損傷進展のモデル化を試みた.まず,温度変化を考慮した損傷を有する複合材料積層板の応力解析を行うことにより,熱サイクル環境下および引張荷重と熱サイクル環境の複合環境下におけるトランスバースクラックおよび層間はく離発生のクライテリオンを決定し,進展挙動のモデル化を行った.それをもとに,熱サイクルを受けた積層板の弾性率を予測する理論を構築した.この結果,熱サイクルによる損傷発生・進展プロセスの材料および積層構成の違いによる差異が理論的に説明できるようになった.

Aerospace with advanced composite で あ る CFRP laminated plate に し seaborne て, be interstate の aerospace environment を consider し た hot サ イ ク ル test を い, そ れ に よ り 発 raw す る material internal の micro visual damage を quantitative evaluation 価 し, そ の 発 raw, progress プ ロ セ ス を モ デ ル change し た. Depending on the damage と し て は, laminated plate の early damage で あ る ト ラ ン ス バ ー ス ク ラ ッ タ と そ れ に よ り 発 lure さ れ る interlayer は く from に mesh し, こ れ ら の を 価 quantitative evaluation method to establish し た. In this study, で で,CFRP materials と て て,T300/3601および, T800H/3631, and type 2 を were adopted by た た. Horizon constitute と し て は 0 degrees 90 degrees と layer か ら な る ク ロ ス プ ラ イ laminated plate と し, 90 degrees thick さ の influence を beg し 検 た. さ ら に, こ れ ら の 発 raw の, progress to the measuring method of を build し た. こ れ に よ り, こ の damage の allowable design の と な り, CFRP の aerospace structure へ の applicable の company, big が expect で き る. Specific に は, pp.47-53 9 year に は, hot サ イ ク ル test results の か ら ト ラ ン ス バ ー ス ク ラ ッ ク お よ び interlayer は く from に つ い て の quantitative evaluation 価 を line っ た. 10 year は pp.47-53, そ れ ら の depending on the damage progress の モ デ ル change を try み た. ま ず, temperature variations change を consider し た damage を have す る composite material laminated plate の 応 force line analytical を う こ と に よ り, hot サ イ ク ル environment お よ び extension and heat load と サ イ ク ル environment の compound environment に お け る ト ラ ン ス バ ー ス ク ラ ッ ク お よ び interlayer は く away 発 raw の ク ラ イ テ リ オ ン を し decision, progress dynamic の 挙 モ デ ル change line を っ た. そ れ を も と に, hot サ イ ク ル を by け た laminated plate の 弾 を sex rate to measure す を る theory to construct し た. こ の as a result, the thermal サ イ ク ル に よ る damage 発 raw, progress プ ロ セ ス の material お よ び horizon constitute の violations い に よ る differences に が theory explain で き る よ う に Youdaoplaceholder0.

项目成果

荻原慎二,武田展雄,小林 昭: "層間樹脂層を有するCFRP積層板のトランスバースクラック発生" 日本機械学会論文集(A編). 64・618. 508-513 (1998)

Shinji Ogihara、Nobuo Takeda、Akira Kobayashi：“带有层间树脂层的 CFRP 层压板中的横向裂纹生成”日本机械工程师学会会刊（ed.A）64・618（1998 年）。

S.Ogihara, N.Takeda and A.Kobayashi: "Analysis of stress and displacement fields in interlaminar-toughened composite laminates with transverse cracks" Advanced Composite Materials. 7・2. 151-168 (1998)

S.Ogihara、N.Takeda 和 A.Kobayashi：“具有横向裂纹的层间增韧复合材料层压板的应力场和位移场分析”《先进复合材料》7・2（1998 年）。

荻原 慎二: "層間高靱化CFRP積層板のトランスバースクラック近傍の微視的変形メカニズム" 材料システム. 16. 135-141 (1997)

Shinji Ogihara：“层间增韧 CFRP 层压板横向裂纹附近的微观变形机制”材料系统。16. 135-141 (1997)。

S.Ogihara, N.Takeda, K.Matsuo and A.Kobayashi: "Effects of thermal cycling on damage progeress in interlaminar-toughened CFRP cross-ply lamimates" Proceedings of the Eighth Japan-U,S.Cmferemce on Composite Materials. 591-599 (1998)

S.Ogihara、N.Takeda、K.Matsuo 和 A.Kobayashi：“热循环对层间增韧 CFRP 交叉层合材料中损伤进展的影响”第八届日美复合材料会议论文集。

荻原 慎二,松尾 圭悟 武田 展雄,小林 昭: "層間高靭性化CFRP積層板の90°層クラック発生に及ぼす熱サイクルの影響" 材料システム. 17. 29-38 (1998)

Shinji Ogihara、Keigo Matsuo、Nobuo Takeda 和 Akira Kobayashi：“热循环对具有高层间韧性的 CFRP 层压板中出现 90° 层裂纹的影响”材料系统。