光ファイバネットワークを搭載した先進複合材構造動的健全性評価システムの構築

搭载光纤网络的先进复合材料结构动态健康评估系统的构建

• 批准号: 05J11722
• 负责人: 西川 雅章
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11722/
• 关键词: 繊維強化複合材料; 構造健全性; FRP(Fiber-Reinforced Plastic); マルチスケールモデリング; 数値破壊シミュレーション; FRP(Fiber reinforced plastic); 単繊維複合材料試験; 数値破壊シュミレーション; 衝撃負荷; 損傷進展

繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastic, FRP)は比強度・比剛性に優れておリ,軽量化のニーズが高い航空宇宙産業では,その適用範囲が大幅に拡大している.近年FRPの特性を活かすべく,構造物に発生した損傷を非破壊検査により監視することで,その健全性を常に判断し,信頼性を確保する損傷許容設計が重要視されている.こういった構造ヘルスモニタリング技術の実用を考えた場合,定量的に検出した内部損傷がどれだけ実機の運用に支障があるかを常に判断できれば,整備・点検や修理・再設計の指針が得られ,必要最低限の適切な補修の実施が可能となる.このような背景で,検出された損傷の大きさに対して構造健全性が十分であるかを判断する為には,内部損傷を持つ複合材料構造全体の強度を評価する手法の開発が必須である.そこで,構成材料単位の破壊プロセスを考慮したマルチスケールモデリングにより,内部損傷プロセスをイメージでき,なおかつ複合材料の強度を評価できる数値シミュレーションの開発に取り組んだ.前年度までの研究成果を踏まえ,繊維破断や界面の剥がれ,樹脂の破壊といった構成材料単位の破壊プロセスを特徴づけるメカニクスを組み込んだ破壊シミュレーション手法を提案した.ここでは,新たな周期セルシミュレーションの定式化を示し,材料内部の損傷状態をシミュレートしながら,巨視的強度を評価することが可能となったと言える.

Fiber Reinforced Plastic (FRP) has a high specific strength and stiffness, and is widely used in aerospace industry. In recent years, FRP's characteristics have become more active, and damage tolerance design for structures has become an important issue in the field of structural damage detection, monitoring, health evaluation, reliability assurance and damage tolerance design. In the case of practical application of the construction technology, quantitative detection of internal damage, maintenance, repair and redesign of indicators are obtained, and the minimum necessary repair is possible. In this context, it is necessary to develop methods for detecting large damage and evaluating structural soundness, as well as internal damage and overall strength of composite structures. In this case, the strength of composite materials is evaluated by considering the strength of individual constituent materials, internal damage, and the development of composite materials. The research results of the previous year have been further developed, such as the development of dimensional fracture and interface, the development of resin fracture and composition of material units, the development of characteristics, and the development of new methods. The new period of time is expressed in a regular way, and the damage state inside the material is evaluated.

项目成果

Effect of matrix hardening on tensile strength of alumina-fiber reinforced aluminum matrix composites

基体硬化对氧化铝纤维增强铝基复合材料拉伸强度的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Acta Materialia 54巻9号
• 作者: Tomonaga Okabe;Masaaki;Nishikawa;Nobuo Takeda;Hideki Sekine
• 通讯作者: Hideki Sekine

-方向CFRP複合材料の引張強度予測

-定向CFRP复合材料的拉伸强度预测

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本複合材料学会誌 33
• 作者: 岡部 朋永;石井 健介;西川 雅章;武田 展雄
• 通讯作者: 武田 展雄

結合力要素を用いた単繊維複合材料中の微視的損傷に関する有限要素解析

使用键力单元对单纤维复合材料微观损伤进行有限元分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本複合材料学会誌 33
• 作者: 西川 雅章;岡部 朋永;武田 展雄
• 通讯作者: 武田 展雄

面外負荷を受けるCFRP直交積層板の層間はく離進展シミュレーション

CFRP 正交层合板在面外载荷作用下分层生长的模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会論文集A編 72巻720号
• 作者: 西川雅章;岡部朋永;武田展雄
• 通讯作者: 武田展雄

FRP直交積層板における損傷進展を対象とした数値シミュレーション

FRP 正交层合板损伤进展的数值模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会論文集A編 72巻720号
• 作者: 岡部朋永;西川雅章;武田展雄
• 通讯作者: 武田展雄