Rate Dependent Compressive Strength of Polymer Composites

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将来の極超音速航空宇宙機の構築には、先端繊維強化耐熱高分子基複合材料の開発が不可欠である。本共同研究は、東大武田研究室において科研費試験研究により開発された、衝撃損傷進展プロセス測定装置を用いて、PMCの圧縮強度のひずみ速度・温度依存性を測定するとともに、得られた実験結果に基づいてミシガン大学において理論解析を行い、PMCの圧縮強度のひずみ速度・温度依存性を実験・理論両面から明らかにすることを目的としている。本年度は、以下の具体的な研究を行った。(1)東京大学国際・産学共同研究センターに設置されている、『任意パルス制御式衝撃損傷進展プロセス測定装置』にさらにハード、ソフト両面から改良を加え、装置として完成させた。(2)実験に適する代表的な熱硬化性樹脂ビニルエステルを用いた一方向ガラスおよびカーボン繊維強化タイプのPMCの製造を行った。またミシガン大学では、繊維体積含有率の異なる一方向ガラスおよびカーボン繊維強化タイプのPMCの製造を行った。(3)PMC試験片の衝撃圧縮実験を行い、最終破壊までの応力-ひずみ曲線を含む圧縮強度特性のひずみ速度・温度依存性を実験的に明らかにした。とくに、繊維体積含有率の効果を系統的に明らかにした。さらに、衝撃負荷途中で除荷する方法により試験片を回収し、損傷発生・進展プロセスを明らかにした。た、ミシガン大学では、得られた実験結果に基づいて理論解析を行い、PMCの圧縮強度のひずみ速度・温度依存性、繊維体積含有率効果、および、損傷発生、進展プロセスを理論的にモデル化することに成功した。