炭素繊維分析 書籍
 
No.1999
 
 
 

◎ 気泡や亀裂発生の解析,層間剥離・衝撃破壊,異種材料接合時の電蝕などトラブルや不具合現象の可視化

◎ 最新の非破壊検査や高速・高感度カメラを用いた画像解析手法とそのノウハウなどを詳説

炭素繊維およびその繊維複合材料における
分析試験,評価解析に関する最新事例集


−CFRP,CFRTP,プリプレグ,自動車,航空宇宙,屋外構造物など−

発刊日:2019年6月末    体 裁:A4判 各500頁   定 価:80,000円(税抜)  ISBN 978-4-86104-752-7


 
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■ 執筆者(敬称略)

東京工業大学 塩谷正俊 近畿大学 淺野和典
(一般)日本繊維技術士センター 井塚淑夫 上智大学 末益博志
日鉄ケミカル&マテリアル(株) 荒井豊 岡山理科大学 中井賢治
名古屋大学 入澤寿平 岡山理科大学 横山隆
近畿大学 柏村成史 早稲田大学 細井厚志
近畿大学 石船学 早稲田大学 川田宏之
コンサルタント 小池常夫 防衛大学校 工藤亮
(株)島津製作所 鈴木康志 北海道立総合研究機構 瀬野修一郎
サレジオ工業高等専門学校 坂口雅人 JFEコンテイナー(株) 高野俊夫
サレジオ工業高等専門学校 後藤広夢 九州工業大学 奥山圭一
同志社大学 藤井透 日本大学 上田政人
同志社大学 大窪和也 日本大学 橋拓也
同志社大学 小武内清貴 高知工科大学 高坂達郎
国立台湾科技大学 村上理一 愛媛大学 水上孝一
国立台湾科技大学 林柏均 名古屋大学 長野方星
東京大学 水口周 (国研)産業技術総合研究所 原田祥久
東京大学 武田展雄 (株)ベテル 羽鳥仁人
JAXA 武田真一 日本大学  小山潔
近畿大学 坂田誠一郎 (公財)鉄道総合技術研究所 伊藤幹彌
東海大学 西義武 愛媛大学 中畑和之
東海大学 北川将大 日本イーエスアイ(株) 青野芳大
東海大学 内田Helmut貴大 名古屋大学 梅原徳次
東海大学 松村義人 熊本大学  坂本重彦
東海大学 木村英樹 香川大学 松田伸也
東海大学 利根川昭 愛媛大学 黄木景二
神奈川産業科学技術研究所 金子智 九州大学 矢代 茂樹
三重大学 遠藤民生 (国研)産業技術総合研究所 堀田裕司
日本大学 坂田憲泰 大同大学 平博仁
三重大学 中西康雅 鈴木接着技術研究所 鈴木靖昭
東レプラスチック精工(株) 冨岡和彦 大阪教育大学 今中誠
千葉工業大学 鈴木浩治 近畿大学 西籔和明
(株)島津製作所 亀井由樹 矢島工業(株) 馬場泰一
ISSU 榑松一彦 (株)タマリ工業 三瓶和久
名古屋大学 山本徹也 大阪大学 中田一博
(株)日立ハイテクサイエンス 大久保信明    
       
       
■ 本書のポイント

■試料作りから実務応用までのノウハウ
 炭素繊維特有の試料前処理
 繊維方向による測定方法の違い
 鮮明に画像を得るコツ
 感度や光源選定のコツ
 分析データの読み方と産業利用など

■用途に応じた耐久性試験のノウハウ
 自動車用途での耐衝撃性
 航空用途での耐雷性
 海洋用途での耐塩性
 燃料電池用タンクの水素バリア性など


■本書ならこんな読み方も出来ます
 ・同じ評価項目を別々の人が同じ方法で試験する場合・・・
 標準的な分析方法として認知されている証しです!

 ・同じ評価項目を違う方法で試験する場合・・・
 新しい分析方法や課題解決のヒントになります!

■ 目  次



第1章 炭素繊維および炭素繊維複合材料における分析・解析技術とその応用について

第2章 炭素繊維(CF)自体の材料特性に関する評価・解析

第3章 炭素繊維複合材料の母材,マトリックス樹脂に関する評価・解析

第4章 炭素繊維複合材料の材料特性に関する評価・解析−機械的,力学的特性を中心に−

第5章 炭素繊維複合材料の材料特性に関する評価・解析−各種材料特性を中心に−

第6章 炭素繊維複合材料の材料特性に関する評価・解析−欠陥,破壊特性を中心に−

第7章 炭素繊維複合材料の材料特性に関する評価・解析−耐候性,環境試験を中心に−

第8章 炭素繊維複合材料に関する非破壊検査やシミュレーション

第9章 炭素繊維複合材料の生産性や加工性に関する試験・評価・シミュレーション

第10章 炭素繊維複合材料の表面処理,接着接合性に関する試験評価


◇第1章 炭素繊維および 炭素繊維複合材料の分析・解析技術◇

1.炭素繊維の構造解析
  1.1 炭素繊維の構造
  1.2 炭素繊維の広角X線回折・小角X線散乱
  1.3 ラマン分光
2.強度,破壊靭性及び破壊基準
3.炭素繊維の単繊維を用いた力学試験
4.単繊維複合材料を用いた力学試験
5.実用的な繊維分率を有する 繊維強化複合材料を用いた力学試験


◇第2章 炭素繊維(CF)自体の材料特性に 関する評価・解析◇


第1節 PAN系炭素繊維材料の概要と機械的特性、評価

 1.PAN系炭素繊維の製造方法
 2.炭素繊維の微細構造
 3.炭素繊維の製品
 4.炭素繊維の特性
  4.1 炭素繊維の機械的特性
  4.2 炭素繊維の化学的特性
  4.3 炭素繊維の熱的特性
  4.4 炭素繊維の電磁学的特性
 5.炭素繊維の機械的特性の評価
  5.1 炭素繊維の引張試験方法
   5.1.1 単繊維試料を用いる方法
   5.1.2 ヤーン(繊維束)を用いる方法
   5.1.3 樹脂含浸ヤーンを用いる方法
   5.1.4 積層板を用いる方法
  5.2 炭素繊維の圧縮試験方法
   5.2.1 単繊維を樹脂に包埋した試験片による方法
   5.2.2 単繊維のループによる方法
  5.3 炭素繊維のせん断弾性率試験方法


第2節 ピッチ系炭素繊維の物性と表面状態観察とその応用

 1.表面分析を中心としたピッチ系炭素繊維の分析事例
  1.1.窒素ガス吸着法を用いたピッチ系炭素繊維の炭化過程の挙動把握
  1.2.XPSによる表面酸素量の定量と接着性評価
  1.3.酸素吸着による表面分析と表面処理の検討
  1.4.クロロホルムラベリング法による炭素繊維表面細孔評価


第3節 炭素繊維の異方性を考慮した力学物性評価手法


第4節 炭素繊維の単繊維引張試験とその注意点


第5節 リサイクル炭素繊維の損傷評価への単繊維引張試験の応用


第6節 間接陽極酸化反応を用いた炭素繊維の表面酸化と新規炭素材料への応用,その評価

 1.CF 表面上の水酸基の定量
 2.CF-OHの修飾電極としての有機合成への利用
 3.CF-OHの炭素繊維強化プラスチック(CFRP)への応用
 4.CF-OHの表面修飾と電気抵抗の変化


第7節 カーボンナノチューブを表面にグラフトした炭素繊維織物を用いたエポキシ樹脂複合材料の特性評価


第8節 炭素繊維上へのカーボンナノチューブの化学的グラフトとそのエポキシ樹脂複合材料の特性評価


第9節 炭素繊維表面への化学気相法によるカーボンナノチューブのグラフトと樹脂―繊維界面強度評価


第10節 電着法を用いたカーボンナノチューブによる炭素繊維表面修飾とエポキシ樹脂複合材料の特性評価


◇第3章 炭素繊維複合材料の母材, マトリックス樹脂に関する評価・解析◇

第1節 TG-FTIRによるポリイミドCFRPの分析

 1.ポリイミド複合材料
 2.TG-FTIRシステム
 3.分析結果


第2節 DTG-60とPy-GC/MSを用いたCFRPの発生ガス分析事例

 1.ポリイミド複合材料
 2.分析結果


第3節 CFRTPにおける母材の高次構造解析とその機械的物性評価

 1.実験方法
  1.1 試験片の成形
  1.2 引張試験
  1.3 結晶化度測定
 2.実験結果


◇第4章 炭素繊維複合材料の 材料特性に関する評価・解析 −機械的,力学的特性を中心に−◇

第1節 CFRP(炭素繊維強化FRP)の疲労破壊と破壊じん性評価

 1.材料も疲労する?
 2.CFRP(典型的な多方向積層CFRP)の疲労破壊
  2.1 母材の疲労き裂生成段階
  2.2 横き裂成長段階
  2.3 安定疲労損傷蓄積段階
  2.4 最終疲労破壊段階
 3.短冊形試験片を使った疲労とこれまでの知見
 4.疲労試験について
  4.1 変動(繰り返し)荷重/応力
  4.2 静疲労と繰り返し荷重下の疲労
 5.CFRPの典型的な疲労特性
  5.1 疲労寿命に影響を及ぼす要因
   (1) 材料とその組み合わせ: 強化材/母材
   (2) 繊維と母材の接着性(表面処理): 強い・弱い
   (3) 強化材の形態: 一方向連続繊維、織物、短繊維
   (4) 強化材の含有率
   (5) 各単層板の負荷方向に対する繊維配向角
   (6) 積層順序
   (7) 荷重条件
   (8) 環境: 温度、湿度、その他(例えば,放射線など)
  5.2 CFRPの疲労に及ぼす母材および環境温度の影響
  5.3 繊維配向角の影響
  5.4 強化形態の影響(クロスプライと織物)
 6.疲労破壊メカニズム
  6.1 一方向FRP(UD板)
 7.炭素繊維の疲労強度を向上させる
  7.1 平織炭素繊維強化FRPの疲労破壊プロセス
  7.2 平織CF/EP-PMCの疲労寿命を増すには?
  7.3 微細繊維による母材樹脂の物理的変性、 細くて長ければよい?
 8.気を付けておきたいこと:吸湿


第2節 炭素繊維のリサイクルと問題点〜機械的特性評価を含め〜


第3節 炭素繊維、ガラス繊維など各種繊維を用いた繊維強化複合材料の疲労強度

 1.疲労強度に及ぼす繰返し速度及び温度の影響
 2.複合材料の疲労強度に及ぼす切欠きの影響
 3.複合材料の疲労強度に及ぼす繊維方位の影響
 4.複合材料の疲労強度に及ぼす繊維含有率の影響
 5.複合材料の疲労強度に及ぼす湿度及び化学的時効の影響
 6.複合材料の疲労破面の電子顕微鏡観察について


第4節 光ファイバセンサを用いたCFRPのその場硬化収縮計測

 1.測定の目的
 2.材料と測定方法
 3.測定結果および考察


第5節 光ファイバセンサを用いたCFRTPのその場成形ひずみ計測

 1.測定の目的
 2.材料と測定方法
 3.測定結果および考察


第6節 光ファイバセンサによるその場ひずみ計測を援用したCFRPの残留応力低減プロセスの設定

 1.測定の目的
 2.材料と測定方法
 3.測定結果および考察


第7節 光ファイバセンサを用いた厚板CFRTPのアニーリングによる残留応力低減の評価

 1.測定の目的
 2.材料と測定方法
 3.測定結果および考察


第8節 CFRPのマルチスケール確率応力解析

 1.解析手法
  1.1 モンテカルロシミュレーションによる方法
  1.2 多項式近似を用いた解析手法
 2.数値解析例
  2.1 素材の弾性定数変動の場合
  2 2 繊維の配置変動の場合


第9節 電子線照射により表面活性化した炭素繊維で強化した軽量安価な熱可塑性ポリプロピレン(CFRTP)の強度評価

 1.実験方法
  1.1 ポリプロピレンシート作製
  1.2 炭素繊維からサイジング膜の除去処理
  1.3 核磁気共鳴によるサイジング膜溶解アセトン溶液の検出
  1.4 炭素繊維活性化処理に選択した電子線照射
  1.5 加圧熱処理 (ホットプレス) による複合化
  1.6 メディアン・ランク法
  1.7 引張試験
  1.8 3点曲げ試験
  1.9 シャルピー衝撃試験
 2.結果および考察
  2.1 核磁気共鳴によるサイジング膜の測定
  2.2 サイジング膜を除去し複合化したCFRTPにおける機械的性質の評価
  2.3 サイジングエポキシフィルムが及ぼす影響
  2.4 電子線照射後複合化したCFRTPにおける曲げ強度の評価
  2.5 電子線照射後複合化したCFRTPにおける衝撃値の評価
  2.6 電子スピン共鳴によるダングリングボンドの測定
  2.7 電子線照射による接着性改良および過剰照射の検討


第10節 CFRPとCFRTPの力学特性の比較

 1.CFRPとCFRTPの力学特性の比較−引張試験を中心に−
  1.1 試験条件
  1.2 引張特性の比較
 2.CFRPとCFRTPの力学特性の比較−圧縮試験を中心に−
  2.1 試験条件
  2.2 圧縮特性の比較
 3.CFRPとCFRTPの力学特性の比較−曲げ試験を中心に−
  3.1 試験条件
  3.2 曲げ特性の比較
 4.CFRPとCFRTPの力学特性の比較−衝撃試験を中心に−
  4.1 試験条件
  4.2 衝撃特性の比較


第11節 繊維強化複合材料の振動減衰特性の評価

 1.CFRPの振動特性
  1.1 繊維配向角が減衰特性に及ぼす影響
  1.2 繊維含有率が減衰特性に及ぼす影響
 2.高分子系繊維を用いたFRPの振動減衰特性
 3.織物複合材料の振動減衰測定
 4 織物複合材料の振動減衰現象のモデル化
  4.1 有限要素法に基づく定式化
  4.2 三軸織物複合材の振動減衰解析


第12節 CFRTP押出素材の高振動減衰特性について

 1.CFRTPからなる押出素材の開発
 2.“トップファイン”CF押出素材の物性特徴
  2.1 防錆(耐塩害)
  2.2 音響特性
   (1)振動減衰性の測定
   (2)周波数毎の振動減衰性
   (3)損失係数と比弾性率の関係


第13節 CFRP積層材への層間はく離導入による振動減衰特性向上とその評価

 1.粘弾性インターレイヤと層間はく離による積層材の振動減衰能向上メカニズム
 2.供試体の成形および振動・減衰特性評価試験
  2.1 供試体の成形
  2.2 振動・減衰特性評価試験
 3.FEM解析モデルおよび解析方法
 4.結果および考察
  4.1 自由振動波形および固有振動数・損失係数
  4.2 減衰メカニズムの考察


第14節 CFRPのASTM試験規格に基づいたせん断試験

 1.CFRPの機械物性評価
  1.1 ASTM規格試験
   1.1.1 圧縮試験(CLC法)
   1.1.2 有孔圧縮試験
   1.1.3 衝撃後圧縮試験
    (1)衝撃試験
    (2)非破壊検査
    (3)衝撃後圧縮試験
   1.1.4 せん断試験(Iosipescu法)
   1.1.5 せん断試験(V-Notched Rail Shear法)


◇第5章 炭素繊維複合材料の材料特性に 関する評価・解析 −各種材料特性を中心に− ◇

第1節 炭素繊維の液体含浸メカニズムとその向上技術
1.毛細管浸透
1.1 浸透速度式
1.2 Kurematsuの式
1.3 求心含浸
1.4 求心含浸の補正
1.4.1 締め付け力と繊維マットの厚さ
1.4.2 未含浸領域の気圧補正パラメータ
1.5 含浸過程の気泡の生成と消滅
1.5.1 気圧補正パラメータとリーク量
1.5.2 半含浸領域の存在
1.5.3 気泡半径と数
1.5.4 含浸過程でのボイドの消滅
1.6 基材の表面処理と完全含浸
1.6.1 表面処理条件
1.6.2 含浸速度の改善
2 炭素繊維のぬれ性測定のための浸透上昇測定
2.1 浸透速度測定とその試料
2.2 結果
2.2.1 浸透上昇力
2.2.3 重力
2.2.4 慣性力
2.2.5 浸透速度式の最終型
2.2.6 水力学的定数
2.2.7 ぬれ
2.2.8 測定精度
2.2.9 粘性力と重力と慣性力の寄与
2.2.10 慣性エネルギー
2.2.11 第一近似式

2.2.12 上昇速度
2.2.13 線形上昇速度と自由エネルギー

第2節 炭素繊維と高分子コロイドの複合化による
熱可塑性樹脂界面物性の向上とその評価事例
1.ポリメチルメタクリレートを用いた場合
2.ナイロンを用いた場合
3.炭素繊維と熱可塑性樹脂の界面接着性の評価
4.CFRTPの断面観察による熱可塑性樹脂の含浸性評価

第3節 シリカコロイドで表面修飾した
炭素繊維のリサイクル性の向上とその評価事例

第4節 炭素繊維強化複合材料の動的粘弾性測定
―その1炭素繊維強化エポキシ樹脂プリプレグの測定事例―

第5節 炭素繊維強化複合材料の動的粘弾性測定
―その2 炭素繊維強化ポリエーテルエーテルケトンの測定事例 ―

第6節 炭素繊維強化アルミニウム複合材料の組織観察
1.複合材料の作製方法
2.組織観察方法
3.繊維の分布状態
4.繊維−マトリックス界面状態

第7節 炭素繊維強化アルミニウム合金複合材料の硬さ
1.評価方法
2.ナノインデンターによる繊維―マトリックス界面強度の評価

第8節 炭素繊維強化アルミニウム合金複合材料の熱的特性
1.評価方法
2.熱膨張特性
3.熱伝導特性

第9節 炭素繊維強化アルミニウム合金複合材料の強度特性
1.評価方法
2.圧縮強度特性

第10節 炭素繊維強化アルミニウム合金複合材料の摩耗特性
1.評価方法
2.摩耗特性


◇第6章 炭素繊維複合材料の 材料特性に関する評価・解析 −欠陥,破壊特性を中心に−◇

第1節 炭素繊維強化複合材料積層板の層間破壊
1.層間剥離とは
1.1 層間破壊の考察
1.2 層間破壊
1.2.1 層間強度
1.2.2 層間破壊抵抗
2.層間剥離を生じる要因
2.1 自由縁の層間応力
2.2 局部的な曲げ変形による剥離
2.3 接着構造と剥離
2.4 屈曲部の曲げ
2.5 熱応力
3.層間破壊を抑制する対策

第2節 CFRP材の板厚方向の衝撃引張応力−ひずみ特性の評価
1.試験方法および手順
1.1 CFRP材,引張試験片の準備と形状
1.2 静的引張試験
1.3 衝撃引張試験
2.試験結果および考察
2.1 静的引張試験の結果
2.2 衝撃引張試験の結果
2.3 引張特性のひずみ速度依存性
2.4 巨視的および微視的破壊様式の観察

第3節 炭素繊維強化複合材料の疲労寿命評価技術
1.CFRP積層板の疲労損傷発生予測モデル
2.実験方法
2.1 試験片
2.2 疲労試験条件
3.疲労損傷進展観察
4.寿命予測結果
散の小さいリング状微小管集合体の形成


◇第7章 炭素繊維複合材料の材料特性に 関する評価・解析 −耐候性,環境試験編−◇
 
 

第1節 CFRPの屋外暴露試験とその応用に関する研究事例
1.CFRPの耐候性強度の非破壊的予測
1.1 試験方法
1.2 屋外暴露におけるCFRP各材の試験結果
1.3 統計計算
1.4 耐候性曲げ強度の予測
2.超音波法によるCFRPの耐候性強度の予測
2.1 超音波試験
2.2 試験結果
2.3 音速による弾性率および樹脂体積含有率の推算
2.4 超音波法による曲げ弾性率と曲げ強度の計算および予測

第2節 低温環境下におけるCFRTPの
機械的特性(引張、3点曲げ、シャルピー衝撃)
1.実験
1.1 サンプル
1.2 試験片の作製
1.3 引張試験
1.4 3点曲げ試験
1.5 シャルピー衝撃試験
2 低温環境下における機械的特性評価結果
2.1 低温環境下における引張特性
2.2 低温環境下における曲げ特性
2.3 低温環境下における衝撃特性

第3節 CFRP複合材料を用いた燃料電池自動車
搭載用高圧水素容器の要求特性と評価試験
1.燃料電池自動車搭載用高圧水素容器の種類
2.CFRP高圧複合容器の製造方法
2.1 アルミニュウム合金(A6061)ライナの製造方法
2.2 ブラスティックライナ(PL)の製造方法
2.3 CFRP 層の製造方法
3.車両搭載用容器の要求事項
3.1 天然ガス自動車搭載容器への要求事項とその背景
3.2 燃料電池自動車搭載容器の基準の変遷
4.高圧水素容器の構成要素と設計上考慮すべき特性
4.1 低熱伝導率
4.2 水素透過性能
4.3 繰返し高圧水素環境下でのPLライナの耐久性
5.高圧水素容器への要求事項の対応する評価試験の事例
5.1 炭素繊維FRPのストレスラプチャー試験
5.2 CFRP複合容器の性能評価
5.2.1 耐久試験(水圧)
5.2.2 落下試験
5.2.3 表面損傷試験
5.2.4 化学物質暴露試験
5.2.5 路上予想性能の確認試験(ガス圧)
5.2.6 局所火炎暴露試験

第4節 加熱された炭素繊維強化樹脂複合材の
酸化表面損耗挙動
1.加熱空気中におけるフェノールCFRPの酸化損耗挙動
2.供試体,実験装置および実験条件
3.実験結果
3.1 反応律速酸化領域における熱化学的挙動
3.2 拡散律速酸化領域における熱化学的挙動


◇第8章 炭素繊維複合材料に関する 非破壊検査やシミュレーション ◇

第1節 CFRPの高速度カメラによる破壊観察について
1.破壊観察
1.1 高速度カメラによる一方向積層材の破壊観察
1.2 有孔引張試験(OHT)のDIC解析

第2節 三次元X線CTによるCFRPの内部損傷分析などの
最新計測技術について
1.最新の計測技術による計測
1.1 三次元X線CTによる内部損傷分析
1.2 衝撃試験による曲げ強度の速度・温度依存

第3節 X線コンピュータ断層撮影法を用いた
炭素繊維強化プラスチックの繊維配列の定量化
―炭素繊維強化プラスチックの見える化への取り組み―
1.測定試料及びX線CT装置
2.X線CT撮影による一方向CFRPの断層画像
3.一方向CFRP内部の炭素繊維の3次元モデル
3.1 断層画像における繊維位置の同定
3.2 繊維うねりの軌跡の取得と炭素繊維の3次元モデル
3.3 1本の炭素繊維のうねりの抽出
4.一方向CFRPの3次元モデル化

第4節 フレネル反射型光ファイバセンサを用いた
FRPのその場硬化度測定システムとその測定事例
1.光ファイバセンサを用いた成形プロセスモニタリング
1.1 プロセスモニタリング用の光ファイバセンサ
1.2 フレネル反射型光ファイバセンサを用いた 硬化モニタリング
2.VaRTM成形FRPの硬化プロセスモニタリング
2.1 硬化モニタリングと厚さ方向硬化度分布測定
3.FRPプリプレグの硬化プロセスモニタリング

第5節 炭素繊維複合材の繊維うねりに対する非破壊検査法
1.CFRPの繊維うねり発生要因とその影響
2.繊維うねり検出のための渦電流プローブ
3.繊維うねりの可視化法
4.繊維うねり寸法の評価
5.非接触測定における表面磁界再構成

第6節 CFRPの非接触・非破壊による
熱伝導率分布計測法および繊維配向同定法
1.非破壊・非接触熱伝導率異方性測定方

1.1 本測定法の特長
1.2 レーザースポット式周期加熱法の原理および装置構成
1.3 試料および測定条件
2.測定結果
2.1 面内方向熱拡散率
2.2 位相遅れの距離依存性
2.3 異方比の角度依存性
2.4 厚さ方向熱拡散率測定結果
2.5 熱伝導率
3.さまざまな繊維配向同定法
3.1 繊維配向同定の原理
3.2 一方向材による検証
3.3 不連続繊維CFRTPへの適用結果
3.3.1 熱拡散率測定結果
3.3.2 配向同定結果

第7節 赤外線サーモグラフィによる
CFRPレーザー加工部材の損傷モニタリング
1.赤外線サーモグラフィ
2.熱弾性発熱法
3.主応力和計測の事例
4.散逸エネルギー解析の事例

第8節 マイクロフォーカスX線CTによる
CFRPレーザー加工部材の損傷モニタリング
1.マイクロフォーカスX線CTシステム
2.レーザー加工部材の熱損傷
3.レーザー加工条件の最適化

第9節 熱拡散率測定技術を応用した
炭素繊維複合材料の繊維配向方向の可視化手法
1.繊維配向の評価方法
1.1 X線CT
1.2 電磁誘導加熱
1.3 レーザスポット周期加熱法
2.測定原理
3.測定事例
3.1 等方性試料と異方性試料
(熱硬化性樹脂と連続繊維)の測定結果比較
3.2 異方性試料(熱可塑性樹脂と不連続繊維)の測定結果比較
3.3 CFRTPのウェルドライン測定結果
3.4 ダンベル試験片の機械強度との相関性評価
3.4 射出成型板材のゲート幅違いによる繊維配向変化

第10節 CFRPの渦電流探傷法による探傷評価
1.ΘプローブによるCFRPの渦電流探傷
2.CFRPの計算機シュミレーション
2.1 有限要素法による解析方法
2.2 有限要素法による解析結果
3.実験方法
3.1 CFRP試験体
3.2 Θプローブによる渦電流探傷
3.3 超音波探傷及びX線透過試験
4.実験結果
4.1 渦電流探傷結果
4.1.1 正規化インピーダンス
4.1.2 平底穴の検出結果
4.1.3 衝撃きずの検出結果
4.2 超音波探傷及びX線透過試験結果
5.損傷評価の一例

第11節 鉄道車両部材CFRP の軟X 線による非破壊の探傷試験
1. CFRP 製たわみ板の概要
2. 軟X 線撮影による評価
2.1 試験装置および試験片
2.2 試験結果

第12節 鉄道車両部材CFRPのX線CTによる
非破壊の層間による剥離評価
1.CFRP製たわみ板の概要
2.X線 CT による評価

第13節 鉄道車両部材CFRPの水浸超音波探傷による評価
1.CFRP製たわみ板の概要
2.水浸超音波探傷による評価
2.1 試験装置および片水浸超音波探傷法に用いた装置
2.2 試験結果
3.各試験方法の比較

第14節 積層構成を考慮した炭素繊維強化樹脂の
モデル化と波動伝搬シミュレーション
― その1 繊維シートの弾性スティフネスの推定事例−
1.光超音波法による波動伝搬の可視化
2.プリプレグの弾性スティフネスの推定

第15節 積層構成を考慮した炭素繊維強化樹脂の
モデル化と波動伝搬シミュレーション
−その2 CFRPを伝搬する超音波のシミュレーション事例−
1.数値解析
2.メゾスケール構造を考慮した解析とその検証

第16節 〜CFRPを含めた〜連続繊維複合材料の
成形プロセスシミュレーション
1.賦形・熱プレス成形解析事例
2.樹脂含浸解析事例
3.C-RTM含浸解析事例
3.1 Inter-Penetrating Meshes
3.2 流体・構造カップリングソルバー
4.樹脂硬化・残留応力・ソリ解析事例


◇第9章 炭素繊維複合材料の生産性や加工性 に関する試験・評価・シミュレーション ◇

第1節 CFRP穴あけと、穴精度、穴仕上げ面粗さ評価

 1.超硬合金ドリルによるCFRP穴あけの問題点の抽出
 2.CFRPの穴あけにおける超硬合金ドリルの摩耗機構
 3.CFRPのドリルによる穴あけ加工におけるカーボンファイバの切れ味とドリル耐摩耗の両立
  (ドリルの先端角とねじれ角の影響)


第2節 CFRPコンポジット板のヘリカル穴あけ加工とその応用,その評価

 1.CFRPのヘリカル穴あけにおける工具形状の影響
  1.1 実験方法および条件
  1.2 実験結果および考察
 2.ヘリカル穴あけ加工における工
具軌跡
  2.1 実験方法および条件
  2.2 実験結果および考察


第3節 CFRP積層板のパンチプレスおよびせん断切断加工挙動
−変形・損傷・破壊の観点からの実験的解析−

 1.パンチ加工による穿孔品位と加工条件
  1.1 パンチ形状およびクリアランスの影響
  1.2 温度の影響
   1.2.1 加工方法と加熱条件
   1.2.2 穿孔品位に及ぼす加熱温度とガラス転移温度
 2.せん断切断加工による品位と加工条件
  2.1 せん断切断方法と条件
  2.2 切断品位に及ぼすクリアランスおよび加熱温度とガラス転移温度
 3.せん断挙動の実験的解析
  3.1 パンチプレスせん断挙動解析方法
  3.2 各繊維方向に対するせん断応力とせん断挙動
  3.3 デジタル画像相関法によるひずみ分布解析


第4節 「炭素繊維/PP」と「炭素繊維/h-BN/PP」におけるマイクロ波加熱による性能比較

 1.マトリックスの熱伝導率の違いによる熱伝播観察の検討方法
 2.マトリックスの熱伝導率の違いによる熱伝播観察の検討結果
 3.CF/PPとh-BNを添加した CF/h-BN/PPの繊維-樹脂密着性と疲労特性の検討結果
 4.検討結果から読み取れること


第5節 「炭素繊維/エポキシ」におけるマイクロ波加熱による各種性能の比較

 1.マイクロ波による不連続CF/エポキシの加熱に伴う機械特性と消費エネルギー(電気炉加熱との比較)
 2.炭素繊維(CF)の繊維長がCF/エポキシのマイクロ波加熱に与える影響
 3.マイクロ波照射が与える「CF/エポキシ」CFRPの特徴
 4.マイクロ波照射による「CF/エポキシ」複合材の機械的性能向上結果から読み取れること


第6節 レーザーで切込みを入れた炭素繊維束の外観写真

 1. 試験内容

  1.1 切断対象の繊維束(プリフォーム)
  1.2 切断に用いた設備
  1.3 切断試験の方法
 2.切断結果
  2.1ファイバーレーザーの連続波による繊維束の切断
  2.2 パルス波による繊維束の切断


第7節 レーザーで切込みを入れた熱可塑性樹脂マトリックスCFRPプリプレグの外観写真観察

 1.レーザー切込みの目的
 2.対象材料
 3.切断設備
 4.切断方法および結果
  4.1 切断パターンについて
  4.2 切断条件について


第8節 レーザーで切込みを入れたプリプレグを用いたCFRTP板の強度とその試験評価

 1.CFRTP構成および強度試験
 2.引張強度試験結果


第9節 レーザーで 切込みを入れたプリプレグを用いたCFRTP板の成形性とその試験評価

 1.評価対象のCFRTPの積層構成
 2.試験内容
 3.試験結果


◇第10章 炭素繊維複合材料の表面処理, 接着接合性に関する試験評価 ◇

第1節 接着・接合部の応力分布の特徴,破壊条件、および強度評価法

 1.重ね合せ継手の特徴,応力分布および強度評価
  1.1 応力分布(弾性解析解および弾性有限要素解析結果)
  1.2 重ね合せ接着継手のせん断破壊荷重実験値例
  1.3 Al重ね合せ継手の引張せん断試験結果およびFEM解析による検討例
  1.4 CFRTP重ね合せ接着継手の引張せん断試験結果に対する結合力モデル(CZM)法による解析例
 2.スカーフ継手および突合せ(バット)継手
  2.1 2次元弾性FEM解析
  2.2 2次元弾塑性FEM解析
  2.3 接着強度および破壊条件
 3.接着接合部における特異応力場の強さおよび応力拡大係数を用いた接着強度の評価
  3.1 特異応力場の強さおよび応力拡大係数によるバット継手の強度評価
  3.2 特異応力場の強さHによるスカーフおよびバット継手の強度評価
  3.3 特異応力場の強さによる単純重ね合せ継手の強度評価
  3.4 はく離特異応力場の強さの限界値一定による接着継手の強度評価法についてのまとめ
 4.はく離応力の解析


第2節 接着・接合部の信頼性・耐久性評価と寿命予測法

 1.接着接合部の故障確率と安全率との関係
  1.1 経年劣化による故障発生のメカニズム(ストレス−強度のモデル)
  1.2 所定年数使用後の接着接合部に要求される故障確率確保に必要な安全率の計算法
 2.接着接合部の温度と各種ストレスに対す
る耐久性評価及び寿命推定法
  2.1 接着接合部の劣化の要因ならびに加速試験と加速係数
  2.2 アレニウス式(温度条件)による劣化,耐久性加速試験および寿命推定法
  2.3 アイリングの式による応力,湿度などのストレス
  2.4.ジューコフの式を用いた応力下の継手の寿命推定法


第3節 CFRP/金属接着継手の疲労き裂進展特性

 1.曲げ剛性の非対称性のモード比に及ぼす影響
 2.線膨張係数の差による残留応力のモード比に及ぼす影響
 3.CFRP/アルミDCB接着継手の疲労き裂進展試験


第4節 熱可塑性CFRPの融着接合と評価

 1.熱可塑性CFRPの融着接合法
 2.抵抗融着接合
 3.高周波誘導融着の研究動向


第5節 CFRP-金属ハイブリッド部品のプレス加工と接合強度評価

 1.自動車用CFRP-金属ハイブリッド・プレス成形加工部品
  1.1 プレス成形金型の表面温度のシミュレーション解析
  1.2 CFRP-金属ハイブリッド用プレス成形金型の表面温度測定
  1.3 CFRP-金属ハイブリッドBピラー及びセンターピラー部品のプレス成形加工
 2.CFRP-金属ハイブリッド部品の接合強度
  2.1 CFRP(熱硬化性樹脂)材料仕様と強度
  2.2 CFRP-金属(鋼板)接合強度に関する評価試験
  2.3 CFRP-金属ハイブリッド部品の強度
   2.3.1 CFRP-金属ハイブリッドBピラー部品の衝撃強度
   2.3.2 CFRP-金属センターブレース部品の強度
 3. CFRP-金属ハイブリッド部品のシミュレーション解析
  3.1 CFRP-金属Bピラー部品のシミュレーション解析
  3.2 CFRP-金属センターブレース部品の静的強度解析


第6節 レーザによるCFRP/金属の接合技術と接合強度評価

 1.自動車構成材料のマルチマテリアル化と異材接合
 2.接合部の強度評価


第7節 摩擦熱を活用したAl合金と熱可塑性CFRPとの直接接合技術と接合継手強度に及ぼす因子評価

 1.摩擦熱を活用したAl合金/樹脂・CFRPの直接接合法
 2.Al合金と樹脂との直接接合機構
 3.接合継手強度に及ぼす接合因子の評価
  3.1 分子間力(水素結合力)に及ぼす接合因子
   3.1.1 樹脂材料の極性官能基
   3.1.2 Al合金の合金元素

   3.1.3 極性官能基を有する熱可塑性CFRP
   3.1.4 Al合金の表面処理
  3.2 化学結合力(シランカップリング反応)の効果
  3.3 機械的締結力(アンカー効果)
   3.3.1 金属の表面粗面化の方法
   3.3.2 Al合金の研磨による表面粗面化の効果
   3.3.3 Al合金のポーラスアルマイト皮膜の効果
   3.3.4 エッチングによる金属の粗面化の効果
   3.3.5 レーザ表面処理による金属の粗面化の効果


第8節 CFRPと金属との電蝕性評価

 1.CFRPパッチ接合したアルミニウム合金材の塩水中における電蝕性の評価
  1.1 実験方法
   1.1.1 試験片
   1.1.2 塩水浸漬試験
   1.1.3 接合強度試験
  1.2 実験結果および考察
   1.2.1 浸漬日数と荷重‐ひずみ関係
   1.2.2 塩水浸漬時の接合強度
   1.2.3 浸漬時の電気的特性
   1.2.4 腐食生成物
   1.2.5 電気的特性による接合強度の推定
 2. CFRPとアルミニウム合金の接合における塩水中の電気防食
  2.1 実験方法
   2.1.1 試験片
   2.1.2 分極曲線測定
   2.1.3 腐食試験および引張試験
  2.2 実験結果および考察
   2.2.1 分極曲線結果
   2.2.2 腐食試験結果
   2.2.3 接合強度の比較と防食効果

 

 

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