複雑系複合材料モデリングの簡易化及び詳細解析手法の開発

复杂复合材料建模的简化和详细分析方法的开发

• 批准号: 19760066
• 负责人: 中井 啓晶
• 金额: $ 1.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19760066/
• 关键词: 繊維強化複合材料; 有限要素解析; 複雑強化形態; 周期境界条件; 等価弾性係数; 重ね合わせ法

複雑系繊維強化複合材料の数値解析による挙動解明においては,有限要素モデル化の困難さと詳細な応力分布を得れる数値シミュレーション手法の開発が課題であった.本研究では,モデル作成の容易さと実際のき裂と対応可能な詳細さの両方を満たすことができる手法の開発を行った.具体的には,母材である樹脂や一方向積層板をモデル化した有限要素モデルに,強化材である強化繊維束の有限要素モデルを重ね合わせ,数値解析の際にそれらを考慮して変形挙動や応力・ひずみを計算する有限要素解析プログラムの開発を行った.また,繊維強化複合材料の周期性を考えて,その単位構造モデルのみを用い,そのモデルの重ね合わせを行いつつ,周期性を考慮した境界条件を適用することにより,積層による等価弾性係数の変化についても評価可能となった.さらに損傷発生による剛性変化についても,座古らの開発した手法を取り込み,複雑内部構造を有する繊維強化複合材料でも提案手法を用いて強度評価が可能となった.この時,精度向上のためには,母材および強化材の要素として適切なサイズと積分点数を有する要素を使用することにより一般の有限要素解析と同等の解を得ることが可能で,かつモデル化の大幅な簡易化が可能であることもわかった。これらのシステムを開発したことにより,織物繊維強化複合材料や縫合繊維強化積層板に代表される複雑系繊維強化複合材料の等価弾性係数や強度値が,数値解析により取得可能となり今後の材料開発での効率化に貢献した。

The numerical value analysis of multi-dimensional reinforced composite materials is a problem of dynamic solution, difficulty of finite element analysis and development of detailed force distribution. This study is aimed at the development of a new method for the preparation of a novel drug. Specifically, the base material and the resin are laminated in one direction, and the finite element analysis of the laminate is carried out. The finite element analysis of the laminate is carried out in the calculation of the finite element analysis. In addition, periodic properties of reinforced composite materials are studied, and the structure of each unit is used to evaluate the possibility of changing the isostatic coefficient. The rigidity of the composite material is changed in the process of damage initiation, and the strength of the composite material is evaluated in the process of development. When the accuracy is up, the elements of the base material and the strengthening material are used. The elements are used. The general finite element analysis and the equivalent solution are obtained. The simplification is possible. In this paper, the development of fabric reinforced composites and stitched reinforced laminates represents the development of composite reinforced composites with equivalent coefficient and strength, and the analysis of numerical values is possible to obtain the efficiency contribution of future material development.