CFRPの破壊メカニズムと層間剥離対策

第1部 CFRPの損傷・破壊メカニズムと寿命

(10:00〜11:30)

　CFRPの破壊メカニズムを理解することができるため、CFRPの何を改善すれば望ましい特性を得られるかがわかるようになる。CFRPの破壊は繊維・樹脂・界面の特性が関わるため、大変複雑であるが、これをわかりやすく説明します。また耐久性を考える上で必要な知識を説明します。樹脂が時間依存性を有するため、これが全体の特性にどう影響するか、またでは耐久性評価のために何をすれば良いのかを説明します。

1. 序論
   1. CFRPの破壊概論
   2. 繊維/樹脂界面の役割
   3. マイクロメカニクスの必要性
2. 界面強度の評価
   1. 単繊維モデル複合材料による界面強度の評価
   2. 複合応力における界面強度の考え方
   3. 界面強度の温度・時間依存性
3. 一方向CFRP横方向破壊
   1. ユニットセルを用いた数値シミュレーション
   2. 温度時間換算則
   3. 破面観察
   4. 横方向強度の温度・時間依存性
4. 一方向CFRP繊維方向破壊
   1. CFRPの繊維方向引張強度予測モデル
   2. 界面強度・樹脂強度とCFRP強度の関係
   3. 耐久性について
   4. 簡易モデルによる耐久性評価の可能性
5. まとめ
• 質疑応答

第2部 CFRPの界面制御技術

(12:10〜13:40)

　炭素繊維強化複合材料の新たな力学・機能特性の発現には、繊維/樹脂/複合材料等の様々なスケール (マルチスケール) に存在する界面をいかに利用・制御するかが重要な技術である。本講演では、炭素繊維強化複合材料における界面制御についての研究成果を概説する。

1. 背景
2. 目的
3. 繊維側からのアプローチ
   1. ポリイミドコーティング
   2. カーボンナノチューブ析出
   3. 単繊維での引張試験結果
   4. 複合材料化
   5. 複合材料での引張試験結果
   6. 繊維側からのアプローチまとめ
4. 樹脂側からのアプローチ
   1. ナノ粒子混入樹脂
      1. 作製
      2. 試験結果
      3. 破壊過程検討
   2. 層間樹脂フィルム挿入
      1. 作製
      2. 試験結果
      3. 破壊過程検討
   3. 樹脂側からのアプローチまとめ
5. まとめ
• 質疑応答

第3部 CFRPの界面修復を利用した剥離対策

(13:50〜15:20)

1. 繊維強化高分子材料への自己修復機能付与の必要性
   1. 高分子材料の自己修復機構
   2. 繊維強化高分子材料の形態と応用分野
   3. 繊維強化高分子材料の損傷・破壊機構の分類と特性への影響
2. 自己修復性を有する繊維強化高分子材料の開発動向
   1. 中空繊維に液体の修復剤を閉じ込める手法
   2. マイクロカプセルに液体の修復剤を閉じ込める手法
   3. マトリックスに固体の修復剤を分散させる手法
   4. 形状記憶合金を用いる手法
   5. Diels – Alder反応を利用する手法
3. 界面剥離自己修復コーティング層を有する繊維強化高分子材料の開発
   1. 界面剥離自己修復コーティング層付与の手法
   2. 強度回復効果の検証
   3. 強度回復効果向上のための微視構造最適化
• 質疑応答

第4部 CFRPの非破壊による積層間での剥離損傷の検出と評価

(15:30〜17:00)

　検査対象物を破壊することなく、その状態を試験する非破壊検査法についてとその各種 試験法の概要を述べ、複合材特に炭素繊維強化プラスチック (CFRP) に対する各種非破 壊試験法の知識習得の寄与を目指します。特に、電磁誘導を利用した非破壊検査法で ある渦電流探傷試験によるCFRP板損傷の検出原理と開発した各種試験プローブや損 傷検出結果データの紹介を主に行います。

1. はじめに
   1. 非破壊検査法とは
   2. 各種試験法の概要
2. 超音波探傷試験法によるCFRP板の損傷検出
   1. 検出原理と用途・特徴
   2. 損傷の検出と評価データの紹介
3. 赤外線サーモグラフィー試験法によるCFRPの損傷検出
   1. 検出原理と用途・特徴
   2. 損傷の検出データの紹介
4. 渦電流探傷試験法によるCFRP板の損傷検出
   1. 検出原理と用途・特徴
   2. 有限要素解析法と結果の紹介
   3. 損傷の検出と評価データの紹介
5. 非破壊検査技術の動向と今後の課題
• 質疑応答