高速飛翔体の衝突におけるCFRP の3D-DIC 解析

はじめに

炭素繊維強化プラスチッ ク（Carbon Fiber Reinforced Plastic：CFRP）は，複合材料の中でも特に比強度・比剛性に優れています。そのため，軽量化による燃費向上を目的に，航空機や一部の輸送機で使用されています。しかし，優れた力学特性を示すのは CFRP 積層板の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いことが知られています。輸送機での使用を考えると，雹や飛び石などによる積層板の面外から（層間）の衝撃負荷が加わることがあります。そのため，高速飛翔体の衝突試験は，非常に重要な試験となっています。ここで，衝突試験後の CFRP 積層板に外傷が確認できなくても，層間の強度が低いために内部で損傷していることがあります。そのため，CFRP の衝撃特性を評価するためには，衝撃時に CFRP 積層板がどのように変形して，どのような内部損傷を発生させたのかを確認する必要があります。 試験体のひずみ分布を測定するには DIC 解析が有効であり，3次元的なひずみ分布を測定するためには 2方向からの同期撮影が必要になります。今回は，高速飛翔体の衝突による CFRPの変形を2台の高速度ビデオカメラを使用して，3D-DIC解析により評価した例をご紹介します。

2021.07.30