マルチスケールモデリングと非破壊評価に基づく複合材料の破壊現象に関する研究

基于多尺度建模与无损评价的复合材料断裂现象研究

基本信息

批准号：
17F17707
负责人：
高橋淳
金额：
$ 1.47万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-10-13 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17707/
关键词：
複合材料力学特性シミュレーション composite material

项目摘要

炭素繊維強化プラスチックス（CFRP）は既に航空機等で実用化され、特にその優れた軽量特性が知られているが、その世界需要は年間10万トン程度であり、世界で年間1億台生産されている量産車を軽量化して温暖化対策に寄与したり電気自動車化を加速させるには量産性（年産10万トン→数千万トン）・低コスト性（10000円/kg→1000円/kg）・リサイクル性・複雑形状成形性など解決すべき課題が多い。研究室では長年このテーマに取り組んできて、不連続炭素繊維テープ強化熱可塑性樹脂（CTT）を一つの解決策として提案している。Peng QU博士はCTTの特性の一つであるテープ長が弾性率と強度に及ぼす影響をPD理論により説明する取り組みを行った。具体的には、研究室保有の原料と製造装置を用いてテープ長やテープ厚の異なる種々のCTTを作成して破壊試験を行い、当初の目的である弾性率・強度のテープ長依存性を明らかにするとともに、その破壊プロセスをPD理論で説明した。2017年4月に来日して着実に成果をあげ、その結果を国内と国外の学会で発表し、成果の一部は既に当該分野の著名雑誌（Composite Structures, Impact factor 4.101）に掲載され、続報も執筆中であり、2年間の滞在での成果としては優れたものと評価できる。

Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) have already been put into practical use in aircraft and other areas, and its excellent lightweight properties are known, but the global demand is around 100,000 tons per year, and there are many issues that need to be solved, such as mass production (100,000 tons per year tons per year), low cost (10,000 yen/kg → 1,000 yen/kg), recyclability, and complex shape molding to reduce the weight每年在全球范围内生产的大规模生产的车辆，以促进全球变暖的对策，并加速采用电动汽车。该实验室从事此主题已有很多年了，并提出了不连续的碳纤维胶带增强热塑性树脂（CTT）作为解决方案。 Peng Qu博士致力于使用PD理论来解释胶带长度的影响，CTT的特征之一，对弹性模量和强度的影响。具体而言，使用实验室拥有的原材料和制造设备制备了各种具有不同胶带长度和胶带厚度的CTT，并进行了断裂测试，以阐明弹性模量和强度依赖性的初始目的，并使用PD理论解释了断裂过程。他于2017年4月访问了日本，并稳步取得了成果，并在国内外的学术会议上介绍了结果。其中一些结果已经在该领域的一本著名杂志上发表（复合结构，影响因子4.101），并且一直在编写更多信息，并且可以认为这是他两年逗留的出色结果。