CFRP積層材の有孔圧縮（OHC）の新試験法の提案と国内試験法標準化のための試験結果

摘要

CFRP積層板の基礎的強度である有孔圧縮強度試験の試験法標準化について，現在の実行標準であるSACMA法の不必要に長い試験片寸法の削減,複雑な治具の簡略化を主目的とした新試験法を提案し，JIS化を実施し,最終的にISO化することをめざす研究を実施している。 本論文では,その過程で得られたいくつかの重要な結果や知見を紹介し，以下の結論を得た.1）現在の実行標準であるSACMA SRM 3R-94法を含む既存のOHC試験法を調査して，その優劣を比較した。 SACMA法では,非常に長い試験片と，複雑な治具を使用することを規定しており,標準試験法としての属性に疑問があることを見出した.2）SACMA法の孔/試験片幅：1/6を維持して，できるだけ単純な試験法を提案することを目的として，ASTM D-695型の変形防止治具を用いることを基礎に,改訂を二回行って，本論文で主な試験法としたNAL-III法を提案した。 試験片長さはSACMA法の約1/3とし，治具の窓寸法をそれと同一とした.本試験法が標準試験法として採用されれば，試験片長さの短小化により，試験評価コストの削減に大きく寄与する。 3）NAL-III法がJISを目指したラウンドロビン試験に値するかの検討として予備試験を実施し，SACMA法の試験結果と比較したところ，四種類の異なる性格のCFRPすべてについて，両方法によるOHC強度値が非常によい一致を示し，標準試験法の候補として適切なものであることを把握した。 4）NAL-III法をJISの主たる方法として採用するために，9機関が参加したラウンドロビン試験を実施したところ，NAL-III法はSACMA法に比較して，ばらつきが少なく，強度平均値はこれと全く同等である優れた試験方法であることが判明した．5）板厚を32プライとしたNAL-III法によるラウンドロビン試験も実施し，16プライの場合よりもやや強度が大きいことを捕捉した。 このメカニズムも推定できた．6）光ファイバー/CCD顕微鏡による破壊進展のその場観察,あるいはその場観察ではないけれども超音波探傷を用いた損傷進展の観察結果から，比較的低い荷重で0°層の繊維の微視的座屈と小領域の破損が観察された.これがゆっくりと成長する一方，これと隣接する層の層間を基点として,最終破壊の約80％荷重を過ぎたあたりで,層間剥離が発生することを捕捉した.特に最表層の45°層とその下の0°層の剥離は最終破壊の約90％荷重前後で急速に荷重と直角方向に進展し，他の層相互の剥離もこれに伴って同方向に進展して，最終破壊に至ることを把捉した.破損進展領域の幅は上下に狭く，したがってSACMA法より短い試験片を用いても,破壊メカニズムに関しては影響はないととが判明した。