ニードルパンチ加工技術を適用した発泡コアサンドイッチパネルの力学的特性

采用针刺加工技术的泡沫夹芯板的力学性能

• 批准号: 22K04712
• 负责人: 大谷 章夫
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04712/
• 关键词: コンポジットピラー; ニードルパンチ密度; 繊維体積含有率; 圧縮強度; 曲げ強度; せん断強度; ニードルパンチ加工; 発泡コアサンドイッチ複合材料; 力学的特性

本研究では，まず発泡コアサンドイッチ複合材料の成形時にニードルパンチ（NP）加工技術の適用を行い，その際に使用されるフェルト針によって表面の強化繊維束が厚さ方向に配向するかどうかについて検討を行った．断面観察により，コア材内部に強化繊維の配向および複合材料の柱であるコンポジットピラー（CP）の形成が確認された．作製した試験片に対して厚さ方向に圧縮試験を行ったところ，CP密度の増加に伴ってコア材領域の圧縮特性が増加し，NP加工無しの試験片と比較して数倍の圧縮特性となることが明らかとなった．曲げ特性に関しては，NP密度の増加に伴って曲げ強度が増加し，NP加工無しの試験片と比較して2倍以上の強度となることが明らかとなった．破壊様相に関しては，圧子点直下におけるコア材の圧縮破壊およびスキン材の局所的な変形が抑制され，圧子点と支点との間におけるコア材のせん断破壊へ変化することがわかった．これらの結果より，NP密度の増加に伴ってコア領域のせん断強度が向上することが明らかとなった次に，形状の異なる6種類のフェルト針を用いて，CP内への繊維の流入量や力学的特性への影響について検討を行った．その結果，キックアップ形状を有している針，ブレード径の太い針，テーパ形状を有したコニカル針においてCP内の繊維体積含有率が増加する事を確認した．またCP内の繊維量の上昇により曲げ強度の増加が確認できた．破壊進展挙動に関しては，上述の検討と同様にNP加工有りの試験片では圧子点と支点との間において，コア材のせん断破壊が発生した．この結果より，CP内の繊維体積含有率の増加に伴ってCPの曲げ強度が増加し，それに伴ってコア材領域のせん断強度が増加した結果，曲げ特性が向上することが明らかとなった．

在这项研究中，我们首先在泡沫芯夹层复合材料的成型过程中应用了针刺（NP）加工技术，并通过当时使用的刺针研究了表面的增强纤维束是否在厚度方向上取向。 。截面观察证实了芯材内部增强纤维的取向以及作为复合材料支柱的复合材料支柱(CP)的形成。当我们对制作好的试件进行厚度方向的压缩测试时，我们发现，随着CP密度的增加，芯材区域的压缩性能也随之提高，其压缩性能比未经NP处理的试件提高了数倍很明显。关于弯曲性能，表明弯曲强度随着NP密度的增加而增加，并且强度是未经NP处理的样品的两倍以上。关于断裂模式，发现压头点正下方的芯材的压缩断裂和蒙皮材料的局部变形受到抑制，并转变为压头点和支点之间的芯材的剪切断裂。这些结果表明，随着 NP 密度的增加，核心区域的剪切强度提高。接下来，使用六种不同形状的毡针，我们研究了流入 CP 的纤维量，并研究了其对机械性能的影响。其结果，确认了：对于具有上提形状的针、具有粗叶片直径的针以及具有锥形形状的圆锥形针，CP中的纤维体积含量增加。还证实，由于CP中纤维量的增加，弯曲强度增加。关于断裂扩展行为，如上述研究所示，在 NP 处理的样品中，芯材的剪切断裂发生在压头点和支点之间。这些结果表明，随着CP内纤维体积含量的增加，CP的弯曲强度增加，并且芯部区域的剪切强度相应增加，从而改善弯曲性能。

项目成果

厚さ方向に繊維を配向させた発泡コアサンドイッチ複合材料の力学的特性

厚度方向取向纤维的泡沫芯夹层复合材料的力学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Akio Ohtani;大西健太，大谷章夫
• 通讯作者: 大西健太，大谷章夫

Mechanical Properties of Foam Core Sandwich Composites using Needle Punching Technique

采用针刺技术的泡沫芯夹层复合材料的力学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Akio Ohtani