ファイバー引き出し

繊維の引き抜きは、繊維強化複合材料の破壊メカニズムの1つです。^[1]その他の破壊形態には、層間剥離、層内マトリックス亀裂、縦方向マトリックス分裂、繊維/マトリックス剥離、繊維破壊などがあります。^[1]繊維の引き抜きと層間剥離の原因は、結合が弱いことです。^[2]

剥離作業、^[3] $W_{d}={\frac {\pi \;d^{2}\;\sigma _{f}^{2}\;l_{d}}{24\;E_{f}}}$

どこ

$d$ 繊維の直径は
$\sigma_{f}^{2}$ 繊維の破壊強度である
$l_{d}$ 剥離領域の長さ
$E_{f}$ 繊維弾性率

セラミックマトリックス複合材料では、このメカニズムは破壊メカニズムではありませんが、その破壊靭性には不可欠であり、^[4]従来のセラミックよりも数倍優れています。

図は、この材料の破断面がどのように見えるかを示した例です。強い繊維は、約0.7％の伸びで亀裂が破断する前に亀裂の上に橋渡しを形成し、特に熱衝撃条件下で0.05％での材料の脆性破断を防ぎます。^[5]^{[ページが必要]}これにより、このタイプのセラミックは、宇宙船の再突入に適用される熱シールド、ディスクブレーキ、スライドベアリング部品に使用できます。

参考文献

^ ab WJ Cantwell、J Morton (1991)。「複合材料の耐衝撃性 - レビュー」。複合材料。22 ( 5 ): 347–62。doi :10.1016/0010-4361(91)90549-V。
^ Serope Kalpakjian、Steven R Schmid。「製造エンジニアリングとテクノロジー」第 6 版。Prentice Hall、Inc. 2009、p. 223。ISBN 0136081681
^ PWR Beaumont. 「繊維複合材料の破壊メカニズム」。破壊力学、現状、将来展望。RA Smith 編。Pergamon Press: 1979 年。p211-33、WJ Cantwell、J Morton (1991)「複合材料の耐衝撃性 -- レビュー」。複合材料。22 (5): 347–62。doi :10.1016/0010-4361(91)90549-V。
^ V. Bheemreddy 他「有限要素法と人工ニューラルネットワークを用いた連続繊維強化セラミック複合材料の繊維引き抜きのモデリング」Computational Materials Science、Vol. 79、pp.663-676、2013 年。
^ W. Krenkel 編: Ceramic Matrix Composites、Wiley-VCH、Weinheim、2008、doi :10.1002/9783527622412 ISBN 978-3-527-31361-7

[cantwell-1] WJ Cantwell、J Morton (1991)。「複合材料の耐衝撃性 - レビュー」。複合材料。22 ( 5 ): 347–62。doi :10.1016/0010-4361(91)90549-V。

[2] Serope Kalpakjian、Steven R Schmid。「製造エンジニアリングとテクノロジー」第 6 版。Prentice Hall、Inc. 2009、p. 223。ISBN 0136081681

[3] PWR Beaumont. 「繊維複合材料の破壊メカニズム」。破壊力学、現状、将来展望。RA Smith 編。Pergamon Press: 1979 年。p211-33、WJ Cantwell、J Morton (1991)「複合材料の耐衝撃性 -- レビュー」。複合材料。22 (5): 347–62。doi :10.1016/0010-4361(91)90549-V。

[4] V. Bheemreddy 他「有限要素法と人工ニューラルネットワークを用いた連続繊維強化セラミック複合材料の繊維引き抜きのモデリング」Computational Materials Science、Vol. 79、pp.663-676、2013 年。

[5] W. Krenkel 編: Ceramic Matrix Composites、Wiley-VCH、Weinheim、2008、doi :10.1002/9783527622412 ISBN 978-3-527-31361-7