繊維強化樹脂複合材料のメゾスコピック構造が破壊力学特性に及ぼす影響

纤维增强树脂复合材料细观结构对断裂力学性能的影响

• 批准号: 05750089
• 负责人: 北條 正樹
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyoto 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: 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/grant/KAKENHI-PROJECT-05750089/
• 关键词: 複合材料; CFRP; メゾスコピック構造; 破壊靭性; 層内破壊; 層間破壊; 界面強度; 樹脂の靭性

構造物として使用されるCFRPは繊維を一方向にそろえた薄層(ラミナ)を重ねた積層構造となっている。荷重を負荷すると,層間および繊維で強化されていない層内で破壊が複雑に進展し最終破断に至る。この中で,層間破壊と層内破壊は,繊維の配列,樹脂の分散等のメゾスコピックな構造は異なっており,詳細には異なることが予測される。本研究ではこの観点から,層間,層内の破壊試験を行い,靭性値の比較を行った。また,繊維界面,樹脂特性が間,層内特性に及ぼす影響を検討した。結果の要点は下記のとおりである。1)層内の破壊靭性評価について,双方持ち梁試験が簡便な,中央切欠引張試験片を90°方向引張試験片から作製して試験を行い,破壊靭性値が評価できることを確認した。2)繊維・/樹脂界面の接着強度,樹脂の靭性によらず,いずれの場合も層内の靭性値が層間の靭性値より大きくなった。3)破面の電子顕微鏡観察より,層内破壊では,繊維の橋掛け現象が認められ,これが靭性を大きくしている一因と考えられる。4)層間の破壊靭性の初期値は主に母材樹脂の靭性に支配され,繊維/樹脂界面の強度の影響は少な買った。5)層内の破壊靭性は樹脂の靭性とともに繊維/樹脂界面強度の影響を大きく受け,界面強度の大きい繊維を用いた方が,層間の靭性と比べ著しく大きくなった。これは,層内破壊の場合,層間と比べて繊維近傍の破壊の寄与が大きくなるためと考えられる。

The structure is composed of CFRP layers in one direction and CFRP layers in another direction. The load between layers is too high, and the damage within layers is too high. In this case, the interlayer fracture, the interlayer fracture, the dimensional arrangement, the resin dispersion, etc. are different in structure, and the details are different in prediction. In this study, from the beginning of this study, fracture tests were conducted between and within layers to compare toughness values. The effects of interfacial properties, resin properties, and interlayer properties are discussed. The main point of the result is to record the following. 1)The fracture toughness evaluation in the layer is carried out in the middle of the test, and the test is simple for both sides to hold the beam, and the test piece is cut in the center. The test piece is pulled in the direction of 90°. The test is carried out in the middle of the test, and the fracture toughness evaluation is confirmed. 2) The adhesive strength of the interface between the resin and the resin, the toughness of the resin, and the toughness of the interlayer. 3)The electron microscope observation of the broken surface shows that the phenomenon of the bridge hanging in the layer is recognized, and the toughness is large. 4)The initial value of interlayer fracture toughness is mainly controlled by the toughness of the base resin, and the strength of the fiber/resin interface is less affected. 5)The toughness of the resin in the layer is greatly affected by the strength of the interface between the resin and the resin, and the toughness of the interlayer is greatly affected by the strength of the interface. In the case of intra-layer damage, inter-layer damage is more serious than inter-layer damage.

项目成果

Masaki Hojo: "Fractography of Delamiantion Fatigue Crack Growth in CFRP Laminates" “Advances in Fiber Composite Materials",Fukuda,T.et al.Eds.,Elsevier. 123-155 (1994)

Masaki Hojo：“CFRP 层压板分层疲劳裂纹扩展的断口分析”，“纤维复合材料的进展”，Fukuda, T. 等人，Elsevier，123-155 (1994)。

Masaki Hojo: "Thickness Effect of Double Cantilever Beam Specimen on Interlaminar Fracturre Toughness of AS4/PEEK and T800/epoxy Laminates" “Composite Materials:Fatigue and Fracture,Fourth Volume",ASTM STP 1156. 281-298 (1993)

Masaki Hojo：“双悬臂梁试样的厚度对 AS4/PEEK 和 T800/环氧树脂层压板层间断裂韧性的影响”“复合材料：疲劳与断裂，第四卷”，ASTM STP 1156. 281-298 (1993)