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。

2021.07.31