繊維強化複合材料の繊維・母材界面の疲労破壊強度の測定法の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

(1) 球および円柱圧子押込み法による、複合材料の繊維・母材界面の疲労試験システムを構成した。本手法は、繊維直交面に球あるいは円柱圧子による繰返し押込み荷重を与えることで、試料表面に界面疲労き裂を発生させるものである。始めに、球圧子法と円柱圧子法の比較を行った結果、円柱圧子では圧子と測定面の均一な接触を得ることが難しく、球圧子法の方が優れていると判断した。次いて球圧子法の予備試験により、荷重一変位関係の傾き変化から疲労き裂発生を検出する精度の検討を行った。試験荷重が微小となるため、微小押込み変位の測定には非接触式の変位計が必要であり、レーザ式変位計を採用することで実用上必要な精度を確保した。また、最適な球圧子法の検討を行った。(2) 3次元マクロ解析とミクロ解析のハイブリッド法による、界面応力の計算プログラムを作成した。マクロ解析では複合材料を均質体と見て、境界要素法による押込み変位分布の計算を行う。ミクロ解析では角柱母材に単繊維を埋め込んだユニットセルに対し、マクロ解析で得た変位分布を与えて解析を行い、繊維・樹脂界面応力を算出を可能とした。(3) 同じ炭素繊維とエポキシ樹脂から繊維表面処理を変えた3種類のCFRPについて、開発した方法により界面疲労強度を測定した。この結果を、マクロな疲労き裂伝ぱ試験で求めた下限界応力拡大係数と比較し、両者の相関を検討した。