インターレイヤで高靭化された層間を有するCFRPの層間破壊特性

Abstract

層間剥離は積層複合材料構造での最も重大な破壊モードの1つである。層間破壊靭性向上のために、熱可硬化樹脂基複合材料に「インターレイヤ」なるコンセプトが適用されている。本報では、インターレイヤで強靭化した炭素繊維/エポキシ(T800H/3900-2)の静的層間破壊特性を調べ、対照試料の熱可塑性樹脂基複合材料(APC2)と比較した。破壊領域遷移、すなわちインターレイヤから層間への亀裂経路の偏向が、T800H/3900-2の静的モード1の層間亀裂成長において認められた。亀裂伝播中のモード1層間破壊靭性は、層間破壊の破表面率の減少につれて低減した。モード2破壊成長抵抗曲線(R-曲線)は、安定化したENF試験の適用により、亀裂せん断変位速度一定の条件下で得られた。T800H/3900-2のモード2のR-曲線では、顕著な破壊領域遷移は認められず、強靭化した炭素繊維/エポキシ複合材料はモード2負荷での亀裂成長に優れた耐性を示した。

Delamination is one of the most critical failure modes in a laminated composite structure. In order to improve the interlaminar fracture toughness, the concept of 'interlayer' has been applied to the thermoset composite materials. In the present report, the static interlaminar fracture characteristics of the interlayer toughened carbon/epoxy, T800H/3900-2, was examined and compared with those of a thermoplastic composite, APC2 (Aromatic Polymer Composites-2), as a reference. Fracture region transition, which is deflection of crack path from interlayer to intralaminar, is observed in the static Mode 1 interlaminar crack growth of T800H/3900-2. Mode 1 interlaminar fracture toughness, G(sub IR), during the propagation decreases in relation to the decrease of the interlayer fracture surface area. Mode 2 crack growth resistance curve (R-curve) was obtained under the constant CSD (Crack Shear Displacement) rate by applying the stabilized ENF (End Notched Flexure) test. The remarkable fracture region transition is not observed in the Mode 2 R-curve of T800H/3900-2, and the toughened carbon/epoxy composite exhibits excellent crack growth resistance under Mode 2 loading.