FEM解析を併用した多点電位計測による一方向CFRPのゲージ率同定

摘要

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）は比剛性や比強度，疲労特性などに優れるため，航空機の一次構造部材に採用されている．CFRPの母材であるエポキシ樹脂は絶縁体であるが，強化材である炭素繊維は導電性を有しており，隣接する炭素繊維同士が互いに接触することで電気的なネットワークを形成し，繊維方向並びに繊維直交方向にも導電性を持つ．また，炭素繊維同士の接触点は変形に伴い増減するため，ひずみによって導電率（比抵抗）も変化するピエゾ抵抗効果を示す．このことからCFRPの導電性を利用して，電位差法を用いたひずみモニタリングが行われている1）．この方法の最大の利点は，CFRP自身をセンサーとして使用するため，特別なセンサーの設置を必要とせずに，ひずみモニタリングが実施できる点である．