高性能衝撃吸収材料としてのハニカム構造材料に関する研究

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ハニカム構造材料を衝撃吸収材料として利用する際の各種パラメータ)セルサイズ・箔厚など)とエネルギー吸収特性の関係について明らかにし、衝撃吸収設計のための評価式を作成することを目的として研究を行った。本研究で得られた研究成果を以下にまとめる。(1)準静的条件において万能試験機を用いた圧潰実験を行った。マイクロスコープを利用し試験片上面及び側面からの観察を行った結果、隣の六角形との間で接着はく離を生じる座屈モードを確認するなど、逐次座屈現象のエネルギー吸収機構を明らかにすることができた。(2)準静的な逐次座屈現象を再現するための有限要素モデルを各種作成した。中でも、ハニカム構造材料の形状周期性と実験観察で得られた座屈モードそ参考にした1/12接着モデルは、圧潰モード、平均圧潰応力ともに実験を再現することが可能となった。1/12接着モデルを用いてパラメトリックな解析を行い、各種パラメータと圧潰応力値の関係式(準静的条件)を作成した。(3)衝撃圧潰実験(時速10〜30Km)を行い、現象の後半に圧潰応力値が上昇することを確認できた。また、圧潰応力値の上昇はコア内部空気の体積変化による圧力上昇が原因であることがわかった。(2)で得られている関係式(準静的)に内部空気の圧力変化を考慮した項を付加し、衝撃荷重が加わるときの各種パラメータと圧潰応力値の関係式を作成した。また、本関係式を利用した、ハニカム構造材料の衝撃吸収設計方法に関する一手法を提案した。