連続繊維補強材の局部応力に対する破壊基準の構築

连续纤维增强局部应力失效准则的制定

• 批准号: 07750536
• 负责人: 佐藤 靖彦
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Hokkaido 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750536/
• 关键词: 連続繊維補強材; 局部応力; 破壊基準; 限界歪み

本研究では、はり部材中の連続繊維補強材の局部応力による破壊基準を、(1)連続繊維補強材直線部の斜めひび割れとの交差部での破断、(2)連続繊維補強材曲げ成形部での破断、に分けて検討した。以下にそれぞれに対して得られた知見を示す。(1)直線部の破壊基準連続繊維補強材直線部の破壊基準を明らかにすることを目的として、連続繊維補強材に引張力とせん断力を作用させたモデル供試体を用いた実験及び3次元非線形有限要素解析を行った。その結果、連続繊維補強材直線部の破壊モードは、曲げ支配型とせん断力支配型の2つに分けて考えることができることが明らかとなった。すなわち、曲げ支配型の場合、連続繊維補強材は一軸引張歪みに達したときに破断し、せん断支配型の場合には一軸引張歪みに達する前に限界のせん断歪みに達し破壊する。特に、炭素繊維補強材の限界せん断歪みはアラミド繊維補強材よりも非常に小さいことが明らかとなった。(2)曲げ成形部の破壊基準曲げ成形部における破壊基準を明らかにする目的で、はり部材中のせん断補強筋をモデル化した実験及び2次元非線形有限要素解析を行った。その結果、曲げ内半径が小さなものほど、曲げ成形部強度が小さく、特に、一軸引張強度に対する曲げ成形部強度との比、すなわち強度低下率は、アラミド繊維補強材に比べ炭素繊維補強材の方が大きいことが実験的に明らかとなった。有限要素解析より、曲げ内半径が小さなものほど応力集中率が大きくなることが明らかとなり、その結果、曲げ内半径が小さなものほど曲げ成形部強度が小さくなるものと考えられた。また解析において、一軸引張歪みに達したときに破断するとした破壊基準を用いた場合、本解析は、アラミド繊維補強材に対しては実験値を精度よく評価できたが、炭素繊維補強材に対しては実験値より曲げ成形部強度が大きくなる傾向にあった。これは、直線部同様、一軸引張歪みに達する前に限界のせん断歪みに達し破断しているものと考えられた。

This study is to investigate the fracture criterion of the local stress of the continuous fiber reinforced material in the composite material,(1) the fracture of the inclined and intersecting parts of the linear part of the continuous fiber reinforced material,(2) the fracture and separation of the curved part of the continuous fiber reinforced material. The following is a summary of the results. (1)The breaking standard of the linear part is connected with the tensile force of the dimensional reinforcing material. The breaking standard of the linear part is connected with the tensile force of the dimensional reinforcing material. The test sample is used in the analysis of three-dimensional non-linear finite elements. As a result, the linear part of the continuous reinforcing material is broken, and the curved dominant type is broken and the force dominant type is broken. In the case of bending and bending dominant type, the continuous reinforcing material has a one-axis tension and a one-axis tension. Special, carbon fiber reinforced material limit, break, break. (2)Curve forming part of the break reference curve forming part of the break reference to the purpose of the break reinforcement in the material to achieve and two-dimensional nonlinear finite element analysis The results show that the inner radius of the curved surface is small, the strength of the curved forming part is small, the ratio of the strength of the curved forming part to the tensile strength of one axis, the ratio of the strength decrease, the ratio of the carbon fiber reinforcing material to the carbon fiber reinforcing material, and the ratio of the strength decrease. Finite element analysis: inner radius of curve is small, force concentration ratio is large, inner radius of curve is small, force concentration ratio of curve is large, force concentration ratio of curve is small, force concentration In the case where the analysis results in the failure of the one-axis tensile strength, the analysis results in the failure of the carbon reinforcing material and the tendency to increase the strength of the curved forming part. In the case of a straight line, a straight line and a straight line, the distance between the two ends of the line is equal to the distance between the two ends.