繊維への傾斜コーティングによる複合材料多機能界面の創製と強靭化

通过纤维上的梯度涂层创建和增韧复合材料中的多功能界面

• 批准号: 08243231
• 负责人: 落合 庄治郎
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08243231/
• 关键词: 傾斜機能; 複合材料; 界面; コーティング; 強靭化; モデリング

傾斜機能材料の概念を複合材料界面制御に応用し、複合材料界面およびその近傍の傾斜化により高機能化を実現することを目的として以下の研究を行った。(1)繊維への傾斜コーティングが残留応力に及ぼす影響を有限要素法で解析し、(a)応力の不連続性を解消すること,(b)コーティング層の傾斜化は残留応力を減少させるのに有効に働くこと、を明らかにした。さらに、(c)傾斜コーティング組成の最適化関数の導出法を提案した。(2)コーティング層が早期破断してクラックを形成する場合について、傾斜化が繊維へのクラック進展ならびに界面剥離に及ぼす影響を解析した。その結果、(a)コーティング組成層の組成を、表面から繊維に向かって弾性率を低くするように傾斜化させると、クラック先端のモードI進展のエネルギー解放率を下げることができ、その結果、繊維強度を上げられること、及び(b)界面剥離の臨界エネルギー解放率を繊維への進展のそれの30%以下に設計すれば、繊維へのクラック進展を阻止でき、繊維固有の強度を発現させられることが明らかになった。(3)以上の結果より、残留応力制御およびクラック進展阻止の2つの機能をコーティング層を傾斜化することで効率よく発現できることを示した。

Tilt function concept の を composite material interface suppression に 応 し, composite material interface お よ び そ の nearly alongside の tilt the に よ り high functional を be presently す る こ と を purpose と し を line っ て following の research た. (1) 繊 d へ の tilt コ ー テ ィ ン グ が に 応 force and residual ぼ す で analytic し を finite element method, (a) 応 force の not even 続 sex を solution す る こ と, (b) コ ー テ ィ ン グ layer の tilt the は を 応 force to reduce residual さ せ る の に have sharper に 働 く こ と, を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0, (c) tilt コ ティ ティ グ グ to form the <s:1> optimal relation number <s:1> derivation method を proposal た た. (2) コ ー テ ィ ン が early グ stratum し て ク ラ ッ ク を form す る occasions に つ い て, tilt が 繊 d へ の ク ラ ッ ク progress な ら び に interface stripping に and ぼ す effect を resolution し た. そ の results, (a) コ ー テ ィ ン グ layers of の を, surface か ら 繊 d に to か っ て 弾 sex rate low を く す る よ う に tilt the さ せ る と, ク ラ ッ ク apex の モ ー ド I progress の エ ネ ル ギ ー liberation rate under を げ る こ と が で き, そ の result, 繊 d strength を げ ら れ る こ と and び (b) interface stripping の critical エ ネ ル ギ ー solution Release rate を 繊 d へ の progress の そ れ の below 30% に design す れ ば, 繊 d へ の ク ラ ッ ク progress を stop で き, inherent の 繊 d strength を 発 now さ せ ら れ る こ と が Ming ら か に な っ た. (3) the above の results よ り, residual 応 suppression お よ び ク ラ ッ ク progress to prevent の 2 つ の function を コ ー テ ィ ン グ layer を tilt the す る こ と で sharper rate よ く 発 now で き る こ と を shown し た.

项目成果

S.Ochiai: "Effects of Pre-cracking of Double- and Gradient Coutings on Crack Extension into Fiber and Interfacial Debonding" Journal of Materials Science. (印刷中).

S. Ochiai：“双涂层和梯度涂层的预裂纹对纤维裂纹扩展和界面脱粘的影响”材料科学杂志（正在出版）。