ミクロ構造評価に基づく織物複合材料の振動減衰特性評価手法の開発

材料減衰測定装置の開発を目的とし、低真空下振動試験中の振幅測定装置を開発した。まず、低真空中で試験可能な振動試験装置を製作し、真空度が材料減衰の測定結果に及ぼす影響を定量的に評価した。その結果、圧力が測定結果に50%以上の影響を及ぼすこともあり、材料減衰特性を測定するためには10^<-3>Pa以下まで減圧する必要があることを示した。次に、レーザードップラ振動計を用い、振動振幅と材料減衰性能の関係を調査した。その結果、低真空中では材料減衰は振幅依存性はないが、大気圧中では振幅に依存することを明らかにした。さらに、一方向強化材、平織り材、三軸織り材の振動試験を実施し、繊維の強化形態が振動特性に及ぼす影響を調査した。その結果、三軸織り材の減衰性能が高いことを示した。一方、織物複合材料の減衰特性評価法の開発にあたり、有限要素解析プログラムの開発を行った。繊維束の織り構造を考慮した不均質体モデルを導入し,ひずみエネルギ理論に基づき振動減衰モデルの定式化を行い、織り構造が振動特性に及ぼす影響を評価する方法を考案した.この定式化をもとに、有限要素解析プログラムを構築した。提案法の有効性を検証するため、GFRP織物複合材料を対象に計算結果と振動試験結果を比較した。その結果、固有振動数の最大誤差は約5%、モード減衰比は約10%と、提案法の有効性を確認した。また開発プログラムを綾織り、繻子織り、三次元織り構造などに適用し、その材料減衰特性を調査した。その結果、織り構造が材料減衰性能に影響を及ぼすことを明らかにした。

材料減衰測定装置の開発を目的とし、低真空下振動試験中の振幅測定装置を開発した。まず、低真空中で試験可能な振動試験装置を製作し、真空度が材料減衰の測定結果に及ぼす影響を定量的に評価した。その結果、圧力が測定結果に50%以上の影響を及ぼすこともあり、材料減衰特性を測定するためには10^<-3>Pa以下まで減圧する必要があることを示した。次に、レーザードップラ振動計を用い、振動振幅と材料減衰性能の関係を調査した。その結果、低真空中では材料減衰は振幅依存性はないが、大気圧中では振幅に依存することを明らかにした。さらに、一方向強化材、平織り材、三軸織り材の振動試験を実施し、繊維の強化形態が振動特性に及ぼす影響を調査した。その結果、三軸織り材の減衰性能が高いことを示した。一方、織物複合材料の減衰特性評価法の開発にあたり、有限要素解析プログラムの開発を行った。繊維束の織り構造を考慮した不均質体モデルを導入し,ひずみエネルギ理論に基づき振動減衰モデルの定式化を行い、織り構造が振動特性に及ぼす影響を評価する方法を考案した.この定式化をもとに、有限要素解析プログラムを構築した。提案法の有効性を検証するため、GFRP織物複合材料を対象に計算結果と振動試験結果を比較した。その結果、固有振動数の最大誤差は約5%、モード減衰比は約10%と、提案法の有効性を確認した。また開発プログラムを綾織り、繻子織り、三次元織り構造などに適用し、その材料減衰特性を調査した。その結果、織り構造が材料減衰性能に影響を及ぼすことを明らかにした。