A Basic Study for Influence of Temperature on Impact Damge of CFRP Laminates

温度对CFRP层合板冲击损伤影响的基础研究

基本信息

项目摘要

In the present study, they influence of temperature on impact damege in carbon fiber reinforced plastic (CFRP) Iaminates was investigated experrimentally. In this three years, we aimed following items for the investigation :(1) Ovservations and evaluation of damage of the CFRP laminates subjected to impact load from forein object under several temperature conditions.(2) Measureing of the caracteristic of the thermo-viscoelastic behavior of CFRP.(3) Evaluation of the anisotropic elastic behavior of CFRP using ultrasonic microscope(4) Estimation of fracture toughness (Mode I,Mode II) under under several temperature conditions.(5) Analysis of the damage propagation of CFRP subjected to transveres load.The conclusion of these subjects are summarize as follows :(1) Dynamic impact test was carried out using air-compression gun with steel ball (phi=5mm), Delamination areas in the specimens were measured using ans ultrasonic microscope. The results revealed the total delamination areas to be p … More ropotional to the temperature, and the delamination area decreased with increasing temperature.(2) Dynamic elastic modulous E (t) was estimated with range of the tempareture from -150゚C to 250゚C.We confirmed that the elastic modulous of CFRP.(3) Amplitude-and-phase-measuring Acoustic Microscope was applied to evaluation of the elastic moduli, like Young's modulous and density, of the anisotropic body. It was confirmed that the line-forcus-lens in valid to measure the anisotropic elastic moduli.(4) In order to evaluate the arising and propagation of the delamination, Mode I and Mode II fracture toughness are measured by CNF test and ENF test under -100゚C-200゚C temp.range. It is confirmed that the fracture toughness depends on the tempereture and the caracteristic of the visco-elasticity of the specimen.(5) Finete element analysis was carried out to evaluate of CFRP fracture pattern subjected to transverse load. The mixed mode fracture pattern of the CFRP laminates consist of transverse crack and delaminations can be simulated with FEM with well conditions. Less
在本研究中,我们通过实验研究了温度对碳纤维增强塑料(CFRP)层压板冲击损伤的影响。在这三年里,我们的研究目标如下:(1)CFRP层压板损伤的观察和评估。在多种温度条件下承受外部物体的冲击载荷。(2)CFRP热粘弹性行为特征的测量。(3)各向异性弹性的评估使用超声波显微镜观察CFRP的行为(4)几种温度条件下断裂韧性(模式I,模式II)的估计。(5)CFRP在横向载荷作用下的损伤扩展分析。这些课题的结论总结如下:(1)使用带钢球的空气压缩枪(phi=5mm)进行动态冲击试验,使用超声波显微镜测量样品中的分层面积,结果显示了总分层。 (2)动态弹性模量E(t)是在-150°C到250°C的温度范围内估算的。我们证实: (3)采用测幅相位声学显微镜评价了CFRP的杨氏模量、密度等弹性模量。证实了线聚焦透镜测量各向异性弹性模量的有效性。(4)为了评估分层的产生和扩展,通过CNF测试和测量了模式I和模式II断裂韧性。 -100°C-200°C温度范围下的ENF测试证实断裂韧性取决于温度和粘弹性特性。 (5)通过精细单元分析评估CFRP层合板在横向荷载作用下的断裂模式,可以在良好的条件下用有限元模拟由横向裂纹和分层组成的混合模式断裂模式。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
清水理能 足立忠晴 荒井政大 松本浩之: "高温・低温環境下におけるCFRP積層板の衝撃損傷" 日本機械学会第73期通常総会講演論文集. No.96-1(II). 691-692 (1996)
Rio Shimizu、Tadaharu Adachi、Masahiro Arai、Hiroyuki Matsumoto:“高温和低温环境下 CFRP 层压板的冲击损坏”日本机械工程师学会第 73 届普通会议记录第 96-1(II) 号。 -692 (1996)
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盛田英夫 浜本章 足立忠晴 西森顕 松本浩之: "低速/高速衝撃試験によるCF/PEEKの耐衝撃損傷性の評価" 材料. 44(499). 423-427 (1995)
Hideo Morita、Akira Hamamoto、Tadaharu Adachi、Akira Nishimori 和 Hiroyuki Matsumoto:“通过低速/高速冲击试验评估 CF/PEEK 的抗冲击损伤性”材料 44(499)。
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Masahiro Nishida, Tomio Endo, Tadaharu Adachi, and Hiroyuki, Matsumoto: "Effect of Couplers on Accoustic Velocity Measurement by Complex V (z) Method" Proc.JSNDI Annual Spring Meeting. 1-4 (1996)
Masahiro Nishida、Tomio Endo、Tadaharu Adachi 和 Hiroyuki, Matsumoto:“耦合器对复 V (z) 方法声速测量的影响”Proc.JSNDI 年度春季会议。
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清水理能 足立忠晴 荒井政大 松本浩之: "CFRP積層板の衝撃損傷に及ぼす温度の影響" 日本機械学会論文集(A編). 63(607),(掲載予定). (1997)
Rio Shimizu、Tadaharu Adachi、Masahiro Arai、Hiroyuki Matsumoto:“温度对 CFRP 层压板冲击损伤的影响”,日本机械工程师学会汇刊(A 版),(1997 年)。
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Masayoshi Shimizu, Tadaharu Adachi, , Masahiro Arai and Hiroyuki Matsumoto: "Evaluation of Dynamic Fracture Toughness of Unidirectional CFRP Laminates" Proc.of the 1996 Spring Annual Meeting of JSME. Vol.11, No.96-1. 691-692 (1996)
Masayoshi Shimizu、Tadaharu Adachi、、Masahiro Arai 和 Hiroyuki Matsumoto:“单向 CFRP 层压板动态断裂韧性的评估”,JSME 1996 年春季年会议程。
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