複合材料の衝撃後圧縮試験

はじめに

炭素繊維強化プラスチック（CFRP：Carbon fiber reinforced plastic）は，金属材料と比較して比強度・比剛性が高く，軽量化による燃費向上を目的に，航空・宇宙分野において使用されています。しかし，CFRP が優れた特性を示すのは繊維方向に限った場合であり，繊維と直行方向や層間の強度は低く，CFRP 積層版に力が加わると，繊維と平行にマトリックス割れが生じたり，層間剥離が発生する可能性があります。また，CFRP は靱性が低く，衝撃に弱いことが知られています。つまり，CFRP 積層版に衝撃負荷が加わると外傷は確認されないが，内部でマトリックス割れや層間剥離が発生しているという可能性があります。実際に CFRP に衝撃負荷がかかる例としては，CFRP で作製された航空機の翼に工具を落としたり，着陸時に小石がはねて翼に衝突することなど様々な場合が考えられ，これらを想定した試験を行う必要があります。そのひとつに衝撃後圧縮試験（CAI： Compression after impact）があります。衝撃後圧縮試験では，試験片に所定の衝撃負荷を加え，非破壊検査にて損傷の度合いを確認した試験片を用い圧縮試験を行います。今回は，ASTM D7137（JIS K 7089）に準拠した衝撃後圧縮試験をご紹介します。

2016.05.26