CFRPの3点曲げ試験

はじめに

炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic：CFRP)は、複合材料の中でも比強度に優れており、航空・宇宙分野でいち早く採用され、機体重量の軽量化に大きく貢献してきました。当初は金属材料を一部置き換える程度でしか使用されませんでしたが、最新の航空機ではCFRPを中心とした複合材料が機体重量の50%を占めています。今後の技術開発によって生産性の向上やコスト低下が見込まれ、自動車の車体などの主要部材にも普及していくものと期待されています。ここでは、精密万能試験機を利用してCFRPクロス材の3点曲げ試験を行い、材料の強度評価を行いました。

測定・治具など

3点曲げ模式図

JIS K7074における3点曲げ試験の場合、圧子の半径は5 mm、支点の半径は2 mmと規定されており、試験片の標準寸法は次のように定められています。
　　　　　長さ = 100 ± 1 mm
　　　　　幅　 = 15 ± 0.2 mm
　　　　　厚さ = 2 ± 0.4 mm
標準寸法の試験片を用いて試験を行う場合、支点間距離(L)は80±0.2 mmとなります。また、ソフトウェアTRAPEZIUM Xを使用すると、試験力と試験片寸法などより曲げ応力を自動的に計算してグラフ表示できるとともに、曲げ破壊強さなどの特性値を簡単な操作で得ることができます。

測定結果

Fig.1　3点曲げ試験の様子

Fig.2　応力-変位線図

プラスチック材料の曲げ試験システム

試験機　　　：AG-Xplus
ロードセル　：5 kN
試験治具　　：プラスチック3点曲げ試験治具
ソフトウェア ：TRAPEZIUM X (シングル)

TRAPEZIUM X

卓上形精密万能試験機　
AG-Xplus

特長

• 高精度ロードセルを採用(高精度形は0.5級，標準形は1級)
  ロードセル定格の1/1000～1/1の広い保証範囲。信頼性の高い試験評価をサポートします。
• クロスヘッド速度範囲
  0.0005～1500 mm/minの広範囲で試験可能です。
• 高速サンプリング
  最高0.2msecの超高速サンプリングです。脆性材の破断時などの急激な試験力の変化をとらえることができます。
• オペレーションソフトウェア TRAPEZIUMX LITE X
  便利さと使いやすさを追求したソフトウェアです。直感的な操作でお使いいただけます。
• スマートコントローラ
  クロスヘッド位置を手元で操作できます。ジョグダイヤルを用いることで微小な位置調整が可能です。
• 応用試験装置
  ラインナップされている豊富な治具に取り替えることにより、様々な試験に対応可能です。