3スケール均質化法による織物複合材料の樹脂浸透解析

抄録

本研究では，織物複合材料の樹脂浸透問題に対する3スケール均質化法の定式化を示すとともに，織物複合材料のマクロ浸透係数およびメゾ・ミクロ浸透挙動を解析する．このためまず，三つのスケール階層を有する織物複合材料を考え，材料全体に対してマクロスケール，繊維束織構造に対してメゾスケール，繊維束内部の繊維に対してミクロスケールを定義し，強化基材内部を樹脂が浸透する問題を考える．つづいて，それぞれのスケール間におけるスケール比を用いて流速と圧力を漸近展開形で表示し，支配方程式に代入することで，ミクロおよびメゾ特性流速ならびに特性圧力を求めるための境界値問題を導出する．得られたミクロ・メゾ特性流速を用いてメゾ・マクロ固有浸透係数を導出するとともに，メゾ・ミクロ浸透挙動を得る．本手法の適用例として，平織ガラス繊維強化プラスチック複合材料を選定し，実際に樹脂のマクロ浸透係数やメゾ・ミクロ流速分布を求め，本手法の有用性を示す．