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 CFRP複合容器の内圧負荷実験と有限要素解析 |
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| (1) Aluminum alloy vessel (2) Hoop-winding vessel (3) Helical-winding
vessel (4) Full-wrap-winding vessel |
| Fig.1 Test vessels |
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| (1) Strains in the z-direction |
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| (2) Strains in the θ-direction |
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| (3) After the burst test |
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| (4) Mises stress |
| Fig.2 Experimental and calculated results of Full-wrap-winding vessel |
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| アルミニウム合金容器に炭素繊維強化樹脂(CFRP)を被覆して成形される複合容器について研究を行った．従来の複合容器の設計手法には容器の破壊実験を何度も行うことが必要とされていたが，CFRPは非常に高価な材料であるため従来の設計手法では容器の開発にコストがかかってしまうという問題があった．この問題を解決するために，本研究ではコンピュータを用いた有限要素解析(FEA)によって容器の最適設計を行うことを目的とした． そのための基礎実験としてまずは容器に内圧を負荷する実験を行った．Fig.1に試験容器として使用したアルミニウム合金容器，フープ巻き容器，ヘリカル巻き容器，そしてフルラップ巻き容器の写真を示す．容器にはひずみゲージを貼り，容器に負荷した内圧と生じたひずみの値を記録した．
試行錯誤の結果，実験の結果をFEAによって模擬することができる計算モデルの開発に成功した．Fig.2にフルラップ巻き容器についての実験とFEAの結果を示す．この計算モデルを基にFEAを用いて複合容器の最適設計を行った．FEAにより複合容器の設計を行うことができるようになったので，従来に比べて複合容器の開発コストを下げることができる．
（本研究は中国工業株式会社との共同研究により実施された。） |
