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大学編

NO.216
3.1 繊維複合材料
研究者名 松田 哲也
所属 筑波大学 大学院 システム情報工学研究科 構造エネルギー工学専攻講師
研究テーマ 均質化理論、均質化理論による複合材料の弾-粘塑性変形解析
概要(文献10)

1.均質化理論による長繊維強化積層板の面内弾-粘塑性変形解析

松田、二宮、大野、徳田、 日本機械学会論文集,A編(学術雑誌、2002)68巻,668号,pp.543-549

本研究では,平織積層板の均質化解析を従来よりも小さい解析領域で行う手法を提案し,この手法を用いて平織GFRP積層板の面内弾-粘塑性変形解析を実施した。このためまず,平織積層板の微視構造として平織布の同位相および逆位相積層を考え,それぞれの微視構造における点対称性について検討した。次に,この点対称性を境界条件に利用することで,どちらの積層構成においてもユニットセルの一部を解析領域に取り得ることを示した。さらに,これらの解析領域を用いて,時間依存変形の均質化理論による平織GFRP積層板の面内弾-粘塑性変形解析を行った。この結果は検証実験の結果と精度良く一致し,本手法の妥当性が示された。


2.長繊維強化積層板の弾-粘塑性挙動に及ぼす繊維配列の影響

松田、大野、田中、清水、 材料(学術雑誌、2003)52巻,10号, pp.1258-1264

本研究では,まず不規則繊維分布を有する基本セルのY一周期配置および点対称配置を考え,両配置に基づく繊維配列例の不規則性を繊維分布の標準偏差や動径分布関数により検討した.この結果,点対称セル配置の方がY一周期セル配置より不規則性の高い繊維配列を与え得ることがわかった。次に,不規則性の高かった点対称セル配置に基づく繊維配列例をラミナの繊維配列として採用し,時間依存変形の均質化理論を用いてCFRP積層板の面内弾一粘塑性解析を行った。また比較のため,完全に規則的な六方配列の場合の解析も行った.この結果,両繊維配列に対する巨視的応ガひずみ関係はほとんど差がなく,実験結果とよく一致した。したがって,ラミナの横方向繊維配列は,CFRP積層板の巨視的弾一粘塑性挙動にほとんど影響しないことが示された。このことより,このような積層板の巨視的弾一粘塑性変形の解析には,ラミナの横方向繊維配列として完全に規則的な六方配列を仮定しても問題ないと言える。ただし,微視的応力分布は繊維配列によって著しく異なるから,微視的挙動に注目する場合には,繊維配列の不規則性を無視できない。


キーワード 均質化理論,マルチスケール解析