並列タイトル等Experimental Investigation of Interlaminar Fracture Toughness of Carbon Fiber/Thermoplastic and Carbon Fiber/Thermosetting Composites by DCB Specimens
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory TR-1096
一般注記炭素繊維強化熱硬化樹脂及び熱可塑樹脂複合材のDCB試験片によるモードI型の破壊靭性に関する実験的研究を行った。文献調査による理論的注意点・実験上の問題点に注意しつつ,CF/エポキシ一方向材について積層数,板厚を変化させて試験を実施した。ある一定以上クラックが進展した状態では,積層数・板厚の影響がないこと,クラック先端は円弧形状で親展するが,GICの計算には影響ないことを明らかにした。次に,CF/PEEK一方向材の試験を実施した。CF/PEEKの高い初期剥離荷重に耐え,上記条件を満たす挿入型金具を考案するとともに,CF/PEEKのGICがCF/エポキシの約20倍程度ときわめて大きいことを確認した。またCF/PEEKの融着可能性に着目し,一度剥離させた面を再試験したところ初回と2回目には差が見られず,3回目にやや低下する事実を見出した。さらに,一体成形試験片と,熱可塑樹脂(PEEK)フィルムにより融着した面,エポキシ系フィルム接着剤接着面のGICを比較し,融着面のGICは一体成形品の約7割であり,CF/エポキシのGICに比べてはるかに大きいこと,エポキシ系フィルム接着剤による接着面のGICは,CF/エポキシー方向材のGICとほぼ同レベルであることを見出した。最後に,本試験の典型的な一例とGICを一定としてクラック長を仮定した二次元有限要素解とを比較したところ,非常に良い一致を得て,本試験の信頼性の裏付を得た。本報告から,複合材の基礎物性値である破壊靭性値,特にGICの評価法として,適切な負荷方式によるDCB試験が最適なことが明らかとなった。
Experiments were performed to measure the interlaminar fracture toughness(GIC) of carbon fiber(CF)/Epoxy and CF/PEEK composite materials using DCB specimens. Literature survey for extracting key points in experiments was done as the first process. Results for unidirectional CF/Epoxy were obtained with simple "piano-hinge" type of fixture. No effect of thickness and width of specimens upon GIC is found if a crack length is sufficinetly long. Following this, DCB tests were conducted on CF/PEEK using a specially developed loading fixture capable of withstanding high peel loads. The measured GIC of CF/PEEK shows 20 times higher than of unidirectional CF/Epoxy. The second tests after fusion bonding exhibited similar resutls. A comparison of the GIC for the original surface, the fusion bonded surface with PEEK film and adhesion surface with Epoxy adhesives demonstrated that the fusion bonding is ideal for assembling thermoplastic composite structures of complicated shape. Additionally, finite element analysis was performed to show the reliability of the present experimental method.
資料番号: NALTR1096000
レポート番号: NAL TR-1096
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ