ENF試験片を用いたFRP積層板のモードII層間はく離疲労き裂伝ぱ試験法

Abstract

モード2負荷におけるき裂長の増加にともなうコンプライアンスの変化はモード1におけるよりも小さいために、近年になって数例の報告があるまで、FRP(繊維強化プラチックス)積層板におけるしきい値近傍のモード2層間はく離疲労き裂の進行挙動の研究はなかった。本報では、端面切欠き付き曲げ試験片を用いたモード2層間はく離疲労試験方法を確立した。しきい値を測定するための負荷装置とコンピュータソフトを開発した。パラメータが試験片の厚さに依存しない、コンプライアンスとき裂長さとの関係にたいする新しい式を提案した。疲労におけるコンプライアンス値は静的負荷下にあるものよりも小さかった、これは樹脂マトリックスの粘弾性および負荷試験装置支持体上のき裂表面どうしの摩擦によるものである。これらの結果から、疲労試験中のコンプライアンスとき裂長さとの関係を得ることが必要なことが分かった。モード2テストにおけるき裂進行速度は、最大エネルギー放出速度一定試験でのき裂成長と無関係であるので、最大エネルギー放出速度漸減試験を行って遅い疲労き裂成長挙動を得ることができる。試験により、疲労しきい値を得るための充分に遅いき裂進行速度を得た。

Since change of compliance as increasing crack length under mode 2 loading is much smaller than that under mode 1 loading, mode 2-delamination fatigue crack propagation behavior near the threshold of FRP laminates had not been investigated until several studies were reported in recent years. In this paper, the test method of mode 2-delamination fatigue was established using end notched flexure specimens. Loading apparatus and computer software were developed in order to determine the threshold. New equation for the relation between compliance and crack length was proposed, where parameters are independent of specimen thickness. Compliance value under fatigue loading was smaller than that under static loading because of the viscoelesticity of the matrix resin and the friction between the crack surfaces over the support of the loading apparatus. These results show the necessity to obtain the relation between compliance and crack length during fatigue test. Since crack propagation rate under mode 2 loading was independent of crack growth in maximum energy release rate-constant test, maximum energy release rate-decreasing test also can be carried out to obtain the conservative fatigue crack growth behavior. Test results gave the sufficiently low crack propagation rate to obtain the fatigue threshold.