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FRPの理論

FRPの慣用材料の相違点

  • ◆ 繊維とマトリックスからなる不均質材
  •    界面が存在し、接着力・応力伝達・クラック伝播、応力発生などの現象を考慮する必要がある。
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  • ◆ マクロ均質材と見なしても異方性
  •    FFPは 『設計→製作する材料』 と定義する。
  •    複合則、単純には加成則が成り立つ。

 

    Aと云う特性を持った材料とBと云う特性を持った材料を組み合わせて作られる。

   FRPの特性Fは F=F(A,B)・・・複合則

   の弾性率をEf,繊維の堆積含有率をVfとすると、FRPの一方向の弾性率Ecは

   Ec=Ef ・Vf+En(1-Vf)  ・・・加成則

   但し、Emは樹脂の弾性率 Vf+Vm=1 とする。



CFRP機械的特性 設計の基本

基本

  • ・CFRPは複合材、用途に合わせて設計する材料である
  • ・複合材は不均質材・異方性材、異方性を生かしてメリットが出る
  • ・特性は複合則(加勢則)で考える
    (繊維とマトリックス樹脂の体積比率、繊維配向角度の体積比率の2点)

ベースは100%一方向に繊維を配向したCFRPのデータ

例)

CFRP機械的特性 設計の基本 CFRP機械的特性 設計の基本



ハイブリッド構造

hybrid001.jpg
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      • Hybrid= 雑種:2種類以上のFRPを組み合わせて
      •             特性を補い合う.
    • ◆ 代表的なハイブリッドの組合せ方を右の図に示す.
    •         事例 : 接着の基礎Ⅲと高強度CFRP
    •               CFRPとArFRP/GFRP  

 

 Intraply(層内) と Interply(層間)、

   及びSandwich型が多用される。

 

 メリットは力学的、機能的改善のほかに

    コスト低減効果もある。

 

 CFRP/ArFRP Hybrid材の衝撃強さ

    とダンピング特性を示す。



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サンドイッチ構造

  • ◆ 上下に弾性率の高い表皮板を、中間部に上下のスキン材(表皮板)が一体となって挙動しりように
  •    芯材(コア)を配した構造と定義される。
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  • sannditti001.jpg
  • ◆ より軽量で剛性の高い構造がやすい。
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  •  コアー材は比較的空気に近い特性が得やすいため、電波やⅩ線の透過性の向上を図りやすい。
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  •  表皮板は各種FRP、金属板、コアー材、コアー材は発砲体やハニカム(アルミ箔、FRP、ノーメッ
  •   クス、クラフト紙等)。
  •    要求性能に応じた材料を選択することが肝要