スペ-スプレ-ンの軽量耐熱材料/構造に関する先駆的総合研究

开创空天飞机轻质耐热材料/结构综合研究

• 批准号: 02302036
• 负责人: 小林 昭
• 金额: $ 9.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Co-operative Research (A)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 1991
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02302036/
• 关键词: スペ-スプレ-ン; 軽量; 耐熱; 材料; 構造; 複合材料; 熱防禦システム; 軽量化; 耐熱材料; セラミックス; 傾斜機能材; マルチウォ-ル構造; 空力加熱

4グル-プに分かれて研究を行い、下記の成果を得た。1.材料特性 (1)複合材料の横方向クラック密度,温度,デラミネ-ション,終局強度間の相関々係を解明した。 (2)CFRPの座屈・座屈後大変形解析を行い、実験的確証を得た。(3)セラミックスの高温微視的破壊を解析し、実験的検証を行った。 (4)Al_2O_3(アルミナ)窒化硅素 (Sc_3N_4)の常温より、1300℃までの破壊勒性を明らかにした。 (5)カ-ボン/ガラス複合材の微視的破壊プロセスを、AE法,超音波顕微鏡法などにより定量的に解明した。2.設計基準 (1)グラファイト/ポリイミド複合材の-70℃〜50℃の熱サイクル試験でのクラック発生を、成形熱残留応力の理論解析より解明し、又、その防止方策を示した。3.構造様式 (1)デインプルが曲面で構成されたマルチウオ-ル型金属熱防禦システムの遮熱特性,デインプルに発生する熱応力,TPSパネルの熱変形を明らかにした。 (2)スペ-スプレ-ンを含む宇宙構造/材料の、耐熱構造の広汎なデ-タ-を研究調査・収集した。(3)スペ-スプレ-ンの荷重に対し、必要とされる材料/構造樣式の調査・デ-タ-収集を行った。4.耐熱方式 (1)スペ-スプレ-ンの空気中での高速高動圧環境下で、強固な炭化層を形成するアブレ-ショん材の初期開発を達成した。(2)空力加熱により座屈した平板,曲面板の、超音速および極超音速非線形フラッタ-のカオス振動に関する解析を行った。

4. The results of the study were recorded below. 1. Material characteristics (1) The correlation between density, temperature, temperature, final strength and transverse direction of composite materials is clarified. (2)CFRP's seat bending and seat bending large shape analysis, the confirmation of the implementation. (3)The analysis and verification of high temperature Weishi app (4)Al The properties of 2O_3 (Sc_3N_4) at room temperature and 1300℃ were investigated. (5)Weishi app for quantitative analysis of composite materials by ultrasonic microscopy, AE method and microscopical method. 2. Design criteria (1) Theoretical analysis of residual heat generation and forming heat stress of composite materials from-70℃ to 50℃ for thermal stability test, and prevention measures. 3. Structural formula (1): The curved surface is composed of the heat shielding characteristics of the thermal defense system of the metal, the thermal force generated by the thermal defense system, and the thermal deformation of the TPS. (2)Research and collection of materials and heat resistant structures (3)The investigation and collection of material/construction patterns shall be carried out according to the load requirements of the relevant materials. 4. Heat resistance method (1) The initial development of the material is achieved under high speed and high dynamic pressure environment in the air, and the formation of a strong carbonized layer. (2)Analysis of the relationship between air heating and bending of plates, curved plates, supersonic and hypersonic nonlinear vibrations

项目成果

武田 展雄: "Acoustic emission studies on fracture mechanisms of randomly oriented carbon fiber reinforced glass matrix composite" Progress in acoustic emission V. 394-400 (1990)

Nobuo Takeda：“随机取向碳纤维增强玻璃基复合材料断裂机制的声发射研究”声发射进展V.394-400（1990）

Nobuo Takeda: "Acoustic emission characterization of the fracture mechanism of a high compliant,glassーmatrix composits" Engineering Fracture Mechanics. 40. 791-799 (1991)

Nobuo Takeda：“高顺应性玻璃基复合材料断裂机制的声发射表征”工程断裂力学。40. 791-799 (1991)

Kyohei,Kondo: "Influence of hygrothermal stresses on transverse crack tip delamination" Composites. 27D-1-27D-12 (1991)

Kyohei，Kondo：“湿热应力对横向裂纹尖端分层的影响”复合材料。

Koryo,Miura: "Aerospace research status on adaptive structures in Japan" 2nd Joint JapanーU.S.A.Conf.Adaptive Structures. 47-69 (1991)

Koryo, Miura：“日本自适应结构的航空航天研究现状”第 2 届日本-美国联合会议自适应结构 47-69 (1991)。

塩谷 義: "セラミックスの微視破壊過程の数値シミュレ-ションによる解析" 日本機械学会第3回計算力学講演会論文集. 91-92 (1990)

Yoshi Shioya：“通过数值模拟分析陶瓷的微观断裂过程”日本机械工程师学会第三届计算力学会议论文集91-92（1990）。