短繊維強化複合材料の成形過程の屈折率整合法による可視化実験と数値解析

短纤维增强复合材料成形过程折射率匹配法可视化实验及数值分析

• 批准号: 11750601
• 负责人: 保田 和則
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750601/
• 关键词: 繊維分散流体; 濃厚系; 繊維配向; 粘弾性流体; 急拡大流路; 複屈折; 屈折率整合法; 繊維濃度; スリット流路; 急拡大流れ

短繊維強化材料の成形過程における短繊維の配向状態を実験で調べた。強化材料中の繊維は、濃厚であれば繊維を可視化することは困難である。そこで本研究では、繊維の持つ複屈折を利用した、濃厚系でも繊維を可視化できる新しい手法を開発し、短繊維濃厚系における短繊維の運動を明瞭に観察できた。流路は、薄肉成形品を想定して、厚さ2mmの急拡大スリット流路を用いた。この流路中を流れる濃厚系繊維分散流体の配向は、繊維濃厚系と希薄系とで大きく異なった。濃厚系では急拡大部通過後、繊維が流れ方向と直行方向に急激に配向し、下流に流れるに従ってゆっくりと流れ方向に配向していった。一方繊維希薄系では急拡大部通過後、いったん繊維の配向は乱れるものの、下流に流れるに従ってすばやく流れ方向に配向した。一般に急拡大部においては繊維は流れと直行すると方向に配向しようとするが、濃厚系では繊維間干渉が大きいために、一部の繊維が流れと直行方向に配向しようとしたとき、多くの繊維が流れと直行方向に配向したものと考えられる。しかし希薄系では繊維が単独で運動するためにこのような傾向は小さい。また、マトリクスが粘弾性を有するときの繊維の配向について調べた。このとき配向は濃厚系・希薄系とにかかわらず、流れと直行する方向に急激に配向し、希薄系では下流部でもその配向を維持した。これはマトリクスの持つ弾性の影響であると考えられる。しかし濃厚系では、マトリクスの弾性よりも繊維間干渉のほうが配向に与える影響の大きいことがわかった。同じ形状の流路で繊維配向の数値解析を行った。その結果、実験とほぼ同様の配向状態の結果を得た。本計算では、繊維間干渉のみを考慮し、マトリクスの弾性的性質は考慮しなかったが、繊維間干渉を考慮するだけで、妥当な計算結果を得ることができた。

Short 繊 dimensional strengthening material <s:1> forming process における short 繊 dimensional <s:1> alignment state を experiment で modulation べた. It is difficult である to visualize the <s:1> 繊 dimension <e:1> and the thick であれば繊 dimension を in strengthened materials. そ こ で this study で は, 繊 d の つ after inflectional を using し た, thick で も 繊 d を visualization で き る new し い gimmick を open 発 し, short 繊 d strong に お け る short 繊 d motion を の clear に 観 examine で き た. Flow path, thin meat shaped products を, determine <s:1> て, thick さ2mm, <s:1> urgent 拡 large スリット flow path を use た た. In the <s:1> <s:1> flow path, the を flow れる is thick in the 繊 dimension of the dispersed fluid, the <s:1> orientation of the <s:1> dimension thick in the と dimension of the dispersed fluid, the とで thin in the と dimension of the dispersed fluid, the とで large く く is different from なった. Strong department で は urgent, after the company most 繊 d れ が flow direction と に nasty shock に straight direction to し, obscene に flow れ る に 従 っ て ゆ っ く り と direction flow れ に deserve to し て い っ た. Thin side 繊 Vichy department で は urgent, after the company most い っ た ん 繊 d の match to は disorderly れ る も の の, obscene に flow れ る に 従 っ て す ば や く direction flow れ に deserve to し た. に urgent company, most commonly に お い て は 繊 d は flow れ と straight す る と direction to し に with よ う と す る が, thick で は 繊 d between dry involved が big き い た め に, a の 繊 d が flow れ と straight direction to し に with よ う と し た と き, multiple く の 繊 d が flow れ と straight direction に match to し た も の と exam え ら れ る. <s:1> The xibo system で the 繊 繊 dimension が単 the independent で movement するために the <s:1> ような ような the ような ような ような the ような ような tendency the small さ 繊. ま た, マ ト リ ク ス が sticky 弾 sex を have す る と き の 繊 d の match to に つ い て adjustable べ た. To は こ の と き with thick, thin of と に か か わ ら ず, flow れ と straight す る direction に nasty shock に match to し, bush thin で は dirty department で も そ の match to を maintain し た. The <s:1> れ トリ トリ トリ ス ス <s:1> the influence of <s:1> elasticity <e:1> on the であると examination えられる. Strong department で し か し は, マ ト リ ク ス の 弾 sex よ り も 繊 d between dry involved の ほ う が to に and え る の affected き い こ と が わ か っ た. The <s:1> flow path of the same shape as じ is で繊 dimensionally matched <s:1> number value analysis を rows った. The そ そ result, the actual experiment とほぼ, and the <s:1> matching state <e:1> result を give た. This calculation で は, dry 繊 d between involved の み を し, マ ト リ ク ス の 弾 sex は considering the properties of し な か っ た が, dry 繊 d between involved を consider す る だ け で, appropriate な computing results る を こ と が で き た.

项目成果

保田和則: "急拡大部を有するスリット流路を通過する繊維分散流体の流れ中における短繊維の配向と濃度分布"日本機械学会論文集(C編). (発表予定).

Kazunori Yasuda：“流过具有快速扩展部分的狭缝通道的纤维分散液中短纤维的取向和浓度分布”日本机械工程师学会会议记录（ed.C）（即将发表）。

保田和則: "急拡大部を有するスリット流路を通過する短繊維濃厚系分散流体中における短繊維の配向と濃度分布"日本機械学会論文集(C編). 66巻648号. 2891-2896 (2000)

Kazunori Yasuda：“通过具有快速扩展部分的狭缝通道的短纤维浓缩分散液中的短纤维的取向和浓度分布”日本机械工程师学会学报（ed.C），第 66 卷。 648.2891-2896(2000)