著者

西川 雅章 逸見 啓 パク サンチョル 灘部 岳晃 武田 展雄

出版者

一般社団法人 日本航空宇宙学会

雑誌

日本航空宇宙学会論文集 (ISSN:13446460)

巻号頁・発行日

vol.58, no.680, pp.261-268, 2010 (Released:2010-09-27)

参考文献数

15

被引用文献数

1 1

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Carbon fiber-reinforced composites have been recently applied for engine fan blades, because of their high specific strength. In the design of the fan blade, the bird-strike impact is one of the greatest concerns, since impact-induced damage can lead to the engine stall. This study presented a numerical method to analyze the bird-strike impact as a soft-body impact on cantilevered composite panel. Especially, we coupled a stabilized dynamic contact analysis, which enables predicting impact force on the panel appropriately, with laminate damage analysis to predict the impact-induced progressive damage in the composite. This method was verified through the comparison with the experimental results. With the numerical method, we investigated the effect of impact condition, blade thickness and shape on the impact-induced damage in composite fan blade subjected to a bird strike. An intermediate blade thickness and a large blade curvature help improving the bird-striking impact resistance of the composite.

著者

武田 展雄 水谷 忠均 水口 周

出版者

東京大学

雑誌

基盤研究(S)

巻号頁・発行日

2014-05-30

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炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic、以下CFRP)は、航空機構造の軽量化を図るため、主要な一次構造部材にもCFRPが適用されてきており、かつ日本の製造技術が多く用いられている。しかし、いまだ成形・組立などの製造上の問題および損傷後強度保証の難しさがあり、従来金属製航空機と比較して製造コストが高くまた十分な軽量化にも至っていない。本研究では、ライフサイクルモニタリングによる構造高信頼化技術と,製造技術に課題はあるものの低コスト・高機能性のポテンシャルを有する新規CFRP製造プロセスを融合させる「複合材構造の知的ものづくり科学」を構築することで初めて可能になる、革新CFRP 構造コンセプトを世界に先駆けて提案・実証することを目的としている。[1]光ファイバ援用成形中その場物性評価基盤技術、[2]低圧成形CFRP、[3]熱可塑CFRP、[4]CFRP二次接着接合構造、[5]複雑形状CFRP構造、を主な対象とした光ファイバライフサイクルモニタリング技術を構築し、これらを用いた構造部材の品質保証・保守技術を確立する。最終的には、これら個別要素を最適配置した低コスト・高信頼性革新CFRP構造を実証する。具体的には、これまでに構築した光ファイバひずみ計測技術の計測速度を新規成形プロセスに適用可能なレベルまで向上させ、各製造プロセスにおける材料内挙動を詳細に評価する。光ファイバを考慮した複合材料モデルによる新規成形プロセスシミュレーションおよび損傷発生・進展解析を行い、実際の試験から得られる光ファイバ応答と照らし合わせることでCFRPの品質・健全性を評価する手法を確立する。最終的に補強板構造の部分構造供試体を用いて[6]実用模擬CFRP構造、の実用環境下でのライフサイクルモニタリング実証を行う。

著者

西川 雅章 岡部 朋永 武田 展雄

出版者

一般社団法人日本機械学会

雑誌

日本機械学會論文集. A編 (ISSN:03875008)

巻号頁・発行日

vol.75, no.751, pp.287-295, 2009-03-25

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A numerical simulation was presented to discuss the microscopic damage and its influence on the strength and energy-absorbing capability of short-fiber reinforced plastic composites. The dominant damage includes matrix cracking and/or interfacial debonding, when the fibers are shorter than the critical length for fiber breakage. The simulation addressed the matrix cracking with a continuum damage mechanics model and the interfacial debonding with an embedded process zone (EPZ) model. The fictitious free-edge effects on the fracture modes were successfully eliminated with the periodiccell simulation. The advantage of our simulation was pointed out by demonstrating that the simulation with edge effects significantly overestimates the dissipative energy of the composites. We then investigated the effect of the material microstructure on the fracture modes in the composites. The simulated results clarified that the inter-fiber distance affects the breaking strain of the composites and the fiber orientation angle affects the positions of the damage initiation. These factors influence the strength and energy-absorbing capability of short fiber-reinforced composites.