プリプレグ定義シートの使用法 - TriManiaX@Wiki

プリプレグ定義シートの使用法

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デフォルトの数値も信頼しないでください

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プリプレグのスペックを入力する。

「pData」というワークシートにて使用を検討しているプリプレグのデータを赤枠内に入力します。左側の緑枠は自分で使う場合のプリプレグの名前なので，適当にしてください。
プリプレグの基本的な情報を問い合わせると

• プリプレグの型番
• トン数（24tとか、40tとか、60tとか）
• 厚さ
• CF目付
• RC(レジンが重量に占める%)
• プリプレグ重量

などが教えてもらえます。
CF目付、RC、プリプレグ重量はいずれか二つが分かれば計算で求まります。
たまにどれか教えてくれない時もありますが、決して不親切って訳ではないです。
電話などであれば、聴き間違えていないかを確認計算をすると良いでしょう。
プリプレグの型番を調べるだけではなく、糸の種類を調べると

• 引張弾性率
• 引張強度
• 密度

がわかります。
例えば私が使ったことがあるトレカの「3252S」シリーズを調べると、「T700SC」という糸を使っています。
24tと紹介されると思いますが、実際は23.5tです。
ちなみに糸の種類や性能が電話で聞いてもよくわからない時があります。
そんな時は仕方ないので、似たようなメーカーの同じt数の糸の値を使います。

もし厳密な計算をしたいのであれば、レジン（エポキシ）の性能も調べてください。
今回の計算では、密度等は他の計算から求まり、省略している計算も多いので、レジンのデータを調べる事を必須としておりません。

参考
トレカ
日本グラファイトファイバー株式会社
ホーペック

なお、値をそのまま入力するのが基本ですが、スペック通りの性能が出るとは限りませんので、もし十分に荷重試験を実施することでプリプレグの実際の性能を確認できましたら、値を補正するのも良いと思います。

（私は弾性率などに0.9かけたりしてました。）

破断応力の設定

破壊については、プリプレグの性能だけではなく、製作方法の違いにより一概にどのモード、応力で破壊するかは決定できません。
圧縮強度に限定すれば、レジンの性能を含めることで計算は出来ますが、私の場合実験値と乖離している場合もあり、今回計算を非公開にしました。
許容応力の設定で一番いい方法は破壊試験を実施することです。

推奨はしませんが、製作経験の無いチーム、余裕の無いチームは他のチームの試験データを参考にするのが一つの手です。
インターネット上で「鳥人間　破壊試験　応力」等と検索すればいくつもヒットすると思います。
（あとはMesiterの設計日記内で「破壊試験」を検索するとか。）
単位が今回の計算で用いるkgf/mm^2ではなくMPa、GPaを用いている場合が多いので注意してください。
例えばメジャーな40t材料で1GPa ≒ 100kgf/mm^2あたりが相場です。

発注パイプと自作パイプで多少事情は異なると思いますが、パイプの製作能力が参考にするチームより劣ると思う場合は、値を小さめに設定することをおすすめします。

プリプレグの角度

続いて[pp]というシートで各角度における弾性率が自動的に計算されます。デフォルトでは0,30,45,60,90°のみに対応しております．教科書とかにあった異方性材料の式（現在手元に無いので出典は後日追加します）を元に計算しています。

なお、こちらのシートで横弾性率、剪断弾性率をそれぞれ1000,700と強引に定義していますが、これはプリプレグの入力値を増やし「pData」シートを改良すれば簡単に計算できるでしょう。
ですが私が設計した当時の物を基準にしているので、あえて変更を加えていませんので各自変更してください。
繊維方向(0°）の弾性率に比べ遥かに小さいので、影響も微小と判断し加えていませんでした。

参考
複合材料入門 影山和郎

つづき　パイプ積層構成シートの使用法

余談

なお、45°については、製作方法の違いで性能で差が出ます。具体的には

• 45°に切った幅1mのシートをマンドレル軸に対して90°にまく（私が使っていた業者はこれでした）
• 0°に切った細長いシートを45°方向にぐるぐる巻く（自作はこちらが主かと）

の2パターンが考えられます。もし心配であれば補正すると良いでしょう。
今回のexcelには実装していませんが、かつて「45°層性能低下率」のようなパラメータを作ったこともありました。
簡単に実装できると思うのでもし心配な方はいれてみると良いかもしれません