高分子系先進複合材料の高温における層間はく離疲労き裂伝ぱ

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本研究では、熱硬化性樹脂を母材とするFRPと、熱可塑性樹脂を母材とするFRPの2種類の材料における疲労き裂伝ぱ挙動に及ぼす応力比、荷重繰返し速度、および試験温度の影響を調べた。前者の材料として、一方向CF/EPOXY積層板における層間はく離疲労き裂伝ぱ挙動を調べた。まず、種々の方法で初期き裂を導入し、△K一定試験を行うことによって繊維架橋の影響を調べた。その結果、層間にテフロンシートを挿入することによって初期き裂を導入した試験片では、疲労き裂伝ぱ速度は一定となったが、ナイフによって試験片を割ることによって初期き裂を作成した試験片では、き裂伝ぱ速度は一定とならず、き裂の成長とともに低下した。また、その後静的負荷によってき裂を進展させれば、き裂伝ぱ速度は再び増加した後、低下した。 テフロンシートを挿入した試験片において、同一△Kに対する疲労き裂伝ぱ速度は、20〜0.05Hzの範囲内で荷重繰返し速度に依存せず、繰返し数依存型であった。ナイフによって初期き裂を作成した試験片においても、同一△K・同一き裂長さに対する疲労き裂伝ぱ速度は、荷重繰返し速度に依存しなかった。さらに、室温よりも80°Cにおける疲労き裂伝ぱ速度のほうが大きかった。後者の材料として、ガラス短繊維強化ナイロンを用いた。この場合、室温と40°Cにおける疲労き裂伝ぱ速度はほぼ一致した。また、荷重繰返し速度が遅い材料のほうが疲労き裂伝ぱ速度が低かった。応力比の影響については、同一△Kに対しては、応力比が高くKmaxが高いほどき裂伝ぱ速度が速かった。また、同一Kmaxに対しては、△Kが大きいほど疲労き裂伝ぱ速度が速かった。