ニードルパンチ加工技術を適用した発泡コアサンドイッチパネルの力学的特性

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では，まず発泡コアサンドイッチ複合材料の成形時にニードルパンチ（NP）加工技術の適用を行い，その際に使用されるフェルト針によって表面の強化繊維束が厚さ方向に配向するかどうかについて検討を行った．断面観察により，コア材内部に強化繊維の配向および複合材料の柱であるコンポジットピラー（CP）の形成が確認された．作製した試験片に対して厚さ方向に圧縮試験を行ったところ，CP密度の増加に伴ってコア材領域の圧縮特性が増加し，NP加工無しの試験片と比較して数倍の圧縮特性となることが明らかとなった．曲げ特性に関しては，NP密度の増加に伴って曲げ強度が増加し，NP加工無しの試験片と比較して2倍以上の強度となることが明らかとなった．破壊様相に関しては，圧子点直下におけるコア材の圧縮破壊およびスキン材の局所的な変形が抑制され，圧子点と支点との間におけるコア材のせん断破壊へ変化することがわかった．これらの結果より，NP密度の増加に伴ってコア領域のせん断強度が向上することが明らかとなった次に，形状の異なる6種類のフェルト針を用いて，CP内への繊維の流入量や力学的特性への影響について検討を行った．その結果，キックアップ形状を有している針，ブレード径の太い針，テーパ形状を有したコニカル針においてCP内の繊維体積含有率が増加する事を確認した．またCP内の繊維量の上昇により曲げ強度の増加が確認できた．破壊進展挙動に関しては，上述の検討と同様にNP加工有りの試験片では圧子点と支点との間において，コア材のせん断破壊が発生した．この結果より，CP内の繊維体積含有率の増加に伴ってCPの曲げ強度が増加し，それに伴ってコア材領域のせん断強度が増加した結果，曲げ特性が向上することが明らかとなった．