複合材料中における強化繊維の3次元的配向分布の定量評価に関する研究

复合材料中增强纤维三维取向分布定量评价研究

• 批准号: 05650649
• 负责人: 松浦 清隆
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650649/
• 关键词: 複合材料; 繊維強化材料; 定量評価; 短繊維; 画像処理

複合材料が持つ種々の性質は、第2相の分布に強く依存する。特に、繊維強化材料においては、繊維が占める体積分率とともに繊維の配向性が重要な因子となる。体積分率は、材料の切断面上で測定される面積分率から評価できる。しかし、3次元的に分布する繊維の配向性については、現状では直接的な測定法はない。それゆえ、本研究では、材料の切断面上における情報をもとに繊維の3次元的な配向性分布を計算する手法を開発した。以下に、本評価法の基本概念について略述する。対象とする繊維強化材料として、簡単のため、円形および正多角形の断面を持つ棒状繊維が分布するものを想定した。例えば、SiC短繊維強化アルミ合金などが、これに該当する。これらの棒状の立体を数学的に記述して、計算機内において発生させた多数の任意平面でこの立体を切断し、断面と棒の長軸のなす角と棒の断面積の間の関係を求めた。この関係により、材料の任意切断面上で測定される繊維の断面積分布から繊維の長軸と観察断面のなす角(θ)の分布が求められる。また、繊維断面の長軸と観察断面上の任意方向のなす角(α)の分布を測定することにより、θとαから3次元空間における繊維の配向の分布が評価できる。以上の基本概念に基づき、測定、統計処理、配向分布計算などを連続的に行うプログラムを開発した。現在、このプログラムにより繊維の配向分布が正しく評価されるかどうかを検討するための、模型実験を進めている。さらに、実用材料に対してこの評価法を適用し、繊維の配向性と材料性質(主として強度)の関係を調査する予定である。

The properties of composite materials are strongly dependent on the distribution of the second phase. The volume fraction of special and special dimensional strengthening materials is an important factor in the alignment of special and special dimensional strengthening materials. Volume fraction is measured on the cut surface of the material. Area fraction is measured on the cut surface. 3-D distribution, dimensional alignment, current status, and direct measurement In this study, we developed a method for calculating the three-dimensional orientation distribution of materials with information on the cut plane. The following is a brief description of the basic concepts of this evaluation method. For example, if a material is reinforced by a rod, it may have a simple, circular or polygonal cross section. For example, SiC short-term dimensional strengthening alloy is used. A mathematical description of the rod shape, the relationship between the rod shape and the cross section of the rod shape, and the relationship between the rod shape and the cross section of the rod shape. This relationship is determined by measuring the cross-section area distribution of the dimension on any cut plane of the material, and by observing the distribution of the angle (θ) of the cross-section of the dimension. The distribution of the angle (α) in any direction on the long axis of the plane and the observation plane is determined. The distribution of the orientation of the plane is evaluated. The basic concepts mentioned above include basic information, measurement, statistical processing, alignment distribution calculation, and continuous processing. Now, the orientation distribution of this dimension is evaluated and the model is developed. In addition, this evaluation method can be applied to practical materials, and the relationship between the alignment of fibers and material properties (main strength) can be determined.