一方向強化複合材料のシミュレーションと繊維、樹脂、界面の疲労強度の研究

单向增强复合材料的模拟以及纤维、树脂和界面疲劳强度的研究

• 批准号: 15760510
• 负责人: 和田 敦
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760510/
• 关键词: 疲労; 界面; 繊維; 樹脂; 複合材料

繊維強化プラスチック(FRP,Fiber Reinforced Plastic)は繊維と樹脂の組み合わせから構成される不均質な材料である.このFRPに働く外力は樹脂から界面を経て繊維に伝達されるため,FRPの特性は界面の特性に大きく左右される.したがって,繊維/樹脂界面の特性を評価することは,微視的な視点から複合材料の特性を評価するために必要不可欠である.また,一般にガラス繊維強化複合材料(GFRP)は,炭素繊維強化複合材料(CFRP)に比べ,疲労破壊しやすいことが知られている.そのため,ガラス繊維/樹脂界面の静的特性だけでなく,疲労特性について知ることも重要である.本研究では,T-ガラス繊維/エポキシ樹脂界面について,マイクロボンド試験法を用いて高精細クイックマイクロスコープ(KEYENCE VH-5000)によりその場観察を行いながら、準静的試験および疲労試験を行った.また,準静的試験および疲労試験後の界面(繊維表面)をSEMにより観察し,比較検討した.準静的試験では,クロスヘッド速度が速いと,せん断強さが大きくなることが確認された.よって,界面のせん断強さは,樹脂の粘弾性に大きく依存していると考えられる次に,界面のせん断強さが速度依存性をもつことを考慮し,周波数6,60Hzの疲労試験を行った.疲労強度は6,60Hzともにほぼ直線的に低下し,低周波の場合,高周波に比べ破壊に至るまでの繰り返し数が少なかった.つまり,界面の疲労強度は周波数に依存することが確認された.このことから,FRPの疲労を扱った多くの研究についても,界面の疲労強度が周波数に依存することを考慮する必要がある.準静的試験後の写真は,繊維表面は滑らかであり,繊維と樹脂の間にある界面に沿ったき裂の進展が起こったと考えられる.一方,疲労破壊後の写真には,表面に多くの樹脂が残存している.これは界面に沿ったき裂の進展以外に,疲労条件下では界面近傍の樹脂内から成長するき裂も存在し,それらの複合によってき裂の進展が起こっていると推測される.

FRP (Fiber Reinforced Plastic) is a heterogeneous material composed of FRP (Fiber Reinforced Plastic) and resin. The FRP has the characteristics of the interface. Weishi app is an important tool for evaluating the properties of composite materials. In general, carbon fiber reinforced composites (CFRP) are more resistant to corrosion than carbon fiber reinforced composites (GFRP). As a matter of fact, the static characteristics of the glass fiber/resin interface are important, and the fatigue characteristics are important. In this study,T-1000 resin interface test method was used to detect the high-precision surface (KEYENCE VH-5000), static test and fatigue test. The interface (surface) after the static test and fatigue test was examined by SEM and compared. Quietly test the speed, speed and strength of the vehicle. The viscosity of the resin depends greatly on the strength of the interface, and the speed dependence of the interface strength is considered. The fatigue test is carried out at a frequency of 6 and 60Hz. When the fatigue intensity is 6,60Hz and the frequency of the straight line is low, the frequency of the high frequency wave is less than that of the low frequency wave. The interface fatigue intensity depends on the number of cycles. In this paper,FRP fatigue is studied in many ways, and it is necessary to consider the dependence of interface fatigue intensity on cycle number. After the test of quasi-static, the surface of the resin is slippery, and the interface between the resin and the resin is cracked. On the other hand, after the fatigue damage, there are many resin residues on the surface. In addition to the progress of cracking along the interface, cracking in the resin near the interface exists under fatigue conditions, and the progress of cracking in the composite is presumed to have started.