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

采用针刺加工技术的泡沫夹芯板的力学性能

• 批准号: 22K04712
• 负责人: 大谷 章夫
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04712/
• 关键词: コンポジットピラー; ニードルパンチ密度; 繊維体積含有率; 圧縮強度; 曲げ強度; せん断強度; ニードルパンチ加工; 発泡コアサンドイッチ複合材料; 力学的特性

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．

在这项研究中，在制造泡沫芯三明治复合材料时，首先采用了针（NP）加工技术，我们研究了该研究中使用的FELT针头，表面增强的纤维束是否沿厚度方向定向。横截面观察证实了核心材料内的增强纤维的方向和复合柱（CP）的形成，这些纤维是复合材料的列。当制造的样品沿厚度方向进行压缩测试时，发现核心材料面积的压缩特性随着CP密度的增加而增加，导致压缩特性是没有NP处理的测试样品的数量。关于弯曲性能，已经表明弯曲强度随着NP密度的增加而增加，并且强度是没有NP处理的测试样品的两倍以上。关于断裂方面，发现核心材料的压缩断裂在压痕点下方的核心材料和皮肤材料的局部变形被抑制，并且核心物质被更改为凹痕点和支点之间的剪切裂缝。这些结果表明，核心区域的剪切强度随着NP密度的增加而提高。接下来，我们研究了使用六种不同形状流入CP和机械性能的纤维量的影响。结果，已经证实，CP内的纤维体积含量在针状，具有较大刀片直径的针头和带有锥形形状的圆锥针的针头增加。此外，由于CP中的纤维量增加，弯曲强度的增加得到了证实。至于裂缝进展行为，核心材料的剪切裂缝发生在带有NP处理的测试样品中的压痕点和支点之间，如上所述的检查中。这些结果表明，CP的弯曲强度随CP内的纤维量含量的增加而增加，并且核心材料面积的剪切强度随弯曲性能的增加而增加。

项目成果

厚さ方向に繊維を配向させた発泡コアサンドイッチ複合材料の力学的特性

厚度方向取向纤维的泡沫芯夹层复合材料的力学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Akio Ohtani;大西健太，大谷章夫
• 通讯作者: 大西健太，大谷章夫

Mechanical Properties of Foam Core Sandwich Composites using Needle Punching Technique

采用针刺技术的泡沫芯夹层复合材料的力学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Akio Ohtani