熱可塑性ＣＦＲＰの機能的・力学的性能評価手法に関する研究

热塑性CFRP功能与力学性能评价方法研究

基本信息

批准号：
15J09735
负责人：
山下慎一郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

平成27年度に行った以下の①～③について英文誌への投稿を行い，論文が掲載された。これらの知見をもとに，より安全な複合材料構造の実現に向けて有益な知見を得るため，当初の予定を変更して④・⑤の検討を行った。①炭素繊維テープ強化熱可塑性樹脂（CTT）の引張破壊挙動②熱可塑性CFRPの電気伝導率③熱可塑性CFRPの被雷時損傷メカニズム④CTTの曲げ衝撃荷重下における挙動／高速度カメラを用いて衝撃荷重下における破壊挙動を観察，CTTを構成するテープの厚さと破壊挙動，およびエネルギー吸収量との関係について検討した。その結果，テープを薄くするほど衝撃強度は向上する一方，脆性的な破壊挙動になりエネルギー吸収量は低下することがわかった。これらの成果により，CTTを適用する部材の要求性能に応じて適切な厚みのプリプレグを使い分ける必要があるという，実用面で重要な知見を得た。⑤熱可塑性CFRPの被雷後力学特性／プリプレグの薄層化による損傷の低減効果が被雷後の力学特性に与える影響について検討するため，熱可塑性CFRPの連続繊維積層板とCTT，さらには熱硬化性CFRPの連続繊維積層板を用い，模擬雷撃試験を行った。試験後の供試体については，超音波探傷や断面の顕微鏡観察を通じて損傷評価を行った後，4点曲げ試験により被雷後の力学特性評価を行った。得られた成果は以下の通りである。(1)熱硬化性CFRPでは大きな層間はく離が発生して力学特性が大幅に低下したが，熱可塑性CFRPでは層間はく離が発生せず，力学特性の保持率も向上した。(2)熱可塑性CFRPの連続繊維積層板とCTT，いずれにおいてもプリプレグの薄層化により残留力学特性が向上した。以上の成果から，薄層プリプレグの適用によって力学特性と耐雷性を兼ね備えた熱可塑性CFRPを実現し，採用することが実用上の雷対策における一つの有効な手段であることが示された。

以下to③提交给英语期刊，并于2015年发表了论文。根据这些发现，为了获得有用的知识，以实现更安全的综合结构，我们改变了我们的初始计划并进行了考虑。 1）碳纤维胶带增强热塑性树脂（CTT）的拉伸断裂行为2）热塑性CFRP的电导率3）在暴露于闪电的情况下，热塑料CFRP的损伤机制4）在弯曲载荷量和使用高速摄像机之间的关系构成的行为之间，CTT的行为是CTT的行为。检查了能量吸收。结果，发现胶带越细，冲击强度提高，而脆性断裂行为会导致能量吸收降低。这些结果提供了重要的实践知识，即有必要根据应用CTT所需的组件所需的性能，使用适当厚度的预处理。 5）为了研究雷电后预处理稀疏对机械性能的损害减少的影响的影响，使用热塑性CFRP和CTT的连续纤维层压板进行了模拟的闪电测试，甚至连连连续的纤维层压板的连续纤维层压板。测试后，通过超声波检测和横截面显微镜观察评估损伤，并使用四点弯曲测试评估了闪电后的机械性能。所获得的结果如下：（1）热固压CFRP导致层的大分离，从而显着降低了机械性能，但是热塑性CFRP并未导致层间层间分离，并且还改善了机械性能的保留。（2）在两种热塑性CFRP连续纤维层压板和CTT中，通过将预处理变薄来改善残留机械性能。以上结果表明，通过应用薄层预直，结合了机械性能和闪电抗性的热塑性CFRP的使用是一种防止闪电的有效实际方法。