層間靭性強化CFRPの超音波伝播特性による定量評価

基于层间韧性增强CFRP超声传播特性的定量评价

基本信息

批准号：
12750809
负责人：
岡部洋二
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は、T800H/3900-2と呼ばれるタイプの層間靭性強化CFRPの、各層間に形成される約30μmの極めて薄い層間樹脂層について、その片面を表出させて超音波反射率を測定することで、一般的な静的試験法では測定の困難な樹脂層の物性値を同定する手法を確立した。そこで本年度は、その同定を行う際に必要となる、樹脂層の基盤層であるCFRP層の弾性係数を、超音波反射率から同定する方法の確立を行った。まず、そのための試験片として、層間靭性強化CFRP(T800H/3900-2)のプリプレグ1枚のみで成型し、その両面から樹脂層を除去してCFRP一層のみを残したものを作成した。次に、弾性係数の同定を行うためには、試験片の厚さを正確に把握しておく必要がある。よって超音波を利用し、厚さの絶対値を水中の音速を基準にして測定する新たな手法を確立した。その後、試験片表面で超音波反射率の測定を行った。このCFRP一層のみの試験片は厚さが約140μmと薄いため、測定した反射率上には、漏洩ラム波の励起によって多数の極小点からなる曲線が現れていた。そこで、このCFRP薄板を面外等方性と仮定し、引張試験によって求めた繊維方向の弾性率を用いながら、反射率の測定面と弾性係数の関係をうまく利用することで、それらの反射率上の極小点から5成分全ての弾性係数を逆問題で特定の値に同定することができた。さらに、反射率の計算結果は測定結果を良く再現していた。その後、得られたCFRP層の全弾性係数を用い、その上に形成されている樹脂層の弾性係数の同定を行ったところ、より正確に樹脂層の物性値を得ることが可能となった。

去年，我们通过暴露其一侧，测量了一种名为T800H/3900-2的CFRP的超声波反射率，该CFRP在每层之间形成了约30μm的极薄层间树脂层，并建立了一种识别其物理特性的方法。使用一般静态测试方法难以测量的树脂层。因此，今年我们建立了一种根据超声波反射率来识别作为树脂层的基础层的CFRP层的弹性模量的方法，这是识别所必需的。首先，仅成型一张层间韧性强化CFRP（T800H/3900-2）的预浸料片，除去两侧的树脂层，仅留下CFRP层，制作用于该目的的试验片。其次，为了确定弹性模量，需要准确地知道试件的厚度。因此，我们建立了一种利用超声波根据水中声速测量厚度绝对值的新方法。然后，测定试验片表面的超声波反射率。由于该CFRP单层试样的厚度约为140μm，因此由于漏兰姆波的激发，在测量的反射率上出现了由许多极小点组成的曲线。因此，假设该CFRP薄板面外各向同性，并使用拉伸试验确定的纤维方向弹性模量，我们可以利用反射率测量表面与反射率之间的关系来计算反射率。从上面的最小值开始，我们能够使用反演问题将所有五个组件的弹性模量识别为特定值。此外，计算的反射率结果很好地再现了测量结果。之后，通过使用所得到的CFRP层的总弹性模量来识别其上形成的树脂层的弹性模量，能够得到更准确的树脂层的物性值。