損傷を受けたCFRP積層実構造の残存強度解明に関する研究

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本研究では,実物大のCFRP積層構造が衝撃負荷を受けてその構造内部に損傷が生じた場合に,構造の振動特性(減衰量や固有振動数)の変化から構造内部の損傷を同定し,その損傷と構造の残存強度の関係を明らかにすることで,実物大CFRP積層構造の継続使用の可否を判定する技術を確立することを目的としているが,本研究の初年度は次の成果を得ることができた。1.CFRP積層板に衝撃負荷により損傷を与えて,損傷の有無,大きさ,その位置の違いと積層材の固有振動数と減衰量の変化をインパルス加振実験により明らかにし,さらに曲げ実験も行い,損傷と振動特性の関係,損傷と残存強度の関係を明らかにした。2.CFRPの実部大構造として,圧縮天然ガス(CNG)や高圧水素貯蔵容器として用いられているCFRP圧力容器の取り上げ,容器の平行部内面にCFRP製のアイソグリット円筒を容器と一体で成形して補強する技術を確立し,その強度が容器及び補強アイシグリッド円筒単独の場合の和よりも31%大きくなることを明らかにし,補強効果が示された。さらに圧力容器の外面にアイソグリッド円筒で補強することで,実用化につながる成形技術の簡便性を示し,容器本体とグリット円筒のクリアランスをある値以下に抑えることで,一体成形と変わらない性能を示した。3.表面材はCFRP,心材はウレタンからなるCFRPサンドイッチ構造で現在稼働中の風力発電用ブレード3体を企業から譲り受け,このCFRPサンドイッチブレードの振動特性をインパルス加振実験で明らかにできることを示し,この加振実験と有限要素法の結果が境界条件を変えてもよく一致することを明らかにした。