繊維分散強化SMC複合材料の損傷の構造と破壊挙動のコンピュータ・シミュレーション
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概要
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本研究では,繊維分散強化SMC複合材料中の切欠先端に生じる損傷を微視き裂の集合体としてとらえ,この損傷の形成に関する局所的な法則について破壊力学的な定式化を行うとともに,損傷領域の形状変化も含めた破壊挙動のコンピュータ・シミュレーション手法を提案した. SMC複合材料の損傷は,母材の割れ,ストランドのはく離といった微視き裂が集積したものであり,損傷領域中では,はく離したストランドのみが荷重を受け持つという構造を有している.はじめに,このような損傷が形成される条件を,微視き裂の進展により解放される弾性ひずみエネルギー最と材料の巨視的なコンブライアンス変化との関係より記述した.さらに,損傷領域の内部をはく離したストランドにより構成されるトラス構造でモデル化し,これにストランドの破断の確率過程を導入することにより,有限要素法を用いて損傷領域の拡大のコンピュータ・シミュレーションを行った.コンピュータ・シミュレーションより得られた試験片の荷重と切欠肩部開口変位の関係は実験結果とよく一致しており,SMC複合材料の破壊挙動が本研究で示したシミュレーション手法で表現できることが確かめられた.一方,同じ変形状態における損傷領域の大きさについては,シミュレーション結果が実験結果の下限となっており,材料の損傷の限界状態が見かけの損傷領域の大きさでは完全には決定できないことがわかった.
- 日本複合材料学会の論文
著者
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佐々木 貴徳
東北大学大学院
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関根 英樹
東北大学工学部
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神谷 庄司
東北大学工学研究科
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佐々木 貴徳
東北大学工学部機械航空工学科
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神谷 庄司
東北大学工学部基礎工学教室
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関根 英樹
東北大学工学部機械航空工学科
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