低密度多孔質ポリマー材料の圧縮変形特性評価

摘要

微細な細孔を無数に持つ低密度マイクロポーラス高分子材料は，軽量化や断熱，エネルギー吸収など様々な目的で使用されている．特にエネルギー吸収材においては，圧縮負荷に対する変形特性評価が重要である．多孔質構造体の変形挙動の理論的研究や数値解析は数多く行われ，その中でも有限要素法（FEM）を用いた構造解析が広く行われている．最近では，空孔構造を再現した離散モデルによる検討が多いが，要素数や計算領域など大規模計算が必要なため，連続体モデルによる解析のほうが容易である．その中で弾性変形に対する検討は多くあるものの，塑性変形やその硬化則に対する検討例は多くはなく，また高分子材料の評価例は，従来から行われている多孔質金属材料と比較して少ない．そこで，本研究では低密度マイクロポーラス構造体であるポリプロピレン（PP）発泡体の圧縮変形挙動を調べた．具体的には，有限要素法を用いて，連続体モデルに基づく塑性変形解析法を構築し，単軸圧縮試験や局所的な接触負荷試験である押込み変形挙動を解析できるFEMモデルを検討した．