繊維蛇行を有する複合材料の強度解析

抄録

炭素繊維複合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic, 以下 CFRP)に代表される複合材料の成形品の強度は，成形時に繊維蛇行が生じると材料試験で得られるものより低下する．本研究では，繊維蛇行の形状をモデル化する方法と各要素の材料軸に最大繊維蛇行角を与える方法で有限要素解析をそれぞれ実施し，圧縮負荷とせん断負荷において繊維蛇行が複合材料の剛性と強度に及ぼす影響を検討した．その結果，圧縮負荷時の剛性と強度は繊維蛇行角の増加とともに低下するが、せん断負荷時においては繊維蛇行に対するそれらの感度が小さいことがわかった．また，圧縮負荷時における剛性および強度の低下傾向は繊維蛇行角を考慮することで予測できるが，せん断負荷時においては繊維蛇行の形状を考慮した検討が必要であることがわかった．