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矢代 茂樹(やしろ しげき) データ更新日:2019.07.26

准教授 /  工学研究院 航空宇宙工学部門 航空宇宙機構造強度講座


主な研究テーマ
超音波の伝搬映像を用いたトポロジー最適化に基づく損傷同定手法の開発
キーワード:超音波伝搬映像, トポロジー最適化, 層間はく離, 複合材料
2018.04.
紡績性カーボンナノチューブを用いた複合材積層板の力学特性の改善
キーワード:カーボンナノチューブ紡績糸,カーボンナノチューブ紡績シート
2018.04.
複合材積層板の層間はく離の進展に関する破壊靭性評価試験法の開発
キーワード:複合材料,層間はく離,層間破壊靱性,試験法
2016.04.
複合材のミクロ構造に基づく損傷進展および強度評価
キーワード:不連続繊維強化複合材料,微視構造,数値解析
2015.04.
先進複合材料・構造の製造プロセスモデリング
キーワード:複合材料,射出成形,樹脂含浸成形,微視構造,数値解析
2009.04.
飛翔体高速衝突・バードストライクに対する信頼性評価技術の構築
キーワード:複合材料,衝撃,損傷,数値解析
2007.04.
複合材料の静的・疲労損傷進展シミュレーションの開発
キーワード:複合材料,損傷,層間はく離,有限要素解析
2002.04.
光ファイバセンサを用いた複合材料・構造のヘルスモニタリング
キーワード:複合材料,層間はく離,構造ヘルスモニタリング,逆解析
1998.04~2017.03.
超音波伝搬の可視化手法の開発・検証と非破壊検査への適用
キーワード:非破壊検査,超音波探傷
2006.04~2010.03.
研究業績
主要著書
1. Shigeki YASHIRO, Keiji Ogi, High-velocity impact damage in CFRP laminates. In: Vadim V. Silberschmidt, editor. Dynamic Deformation, Damage and Fracture in Composite Materials and Structures, Woodhead Publishing, Chapter 7 (pp. 169-191), 2016.02.
2. 岡部 朋永, 矢代 茂樹, 複合材料の力学, 共立出版, 第7-9章 (pp. 171-261), 2015.05.
主要原著論文
1. Shigeki Yashiro, Ryuji Ono, Keiji Ogi, Effect of machining conditions on the trimming damage in composite laminates induced by out-of-plane shearing, Journal of Materials Processing Technology, 10.1016/j.jmatprotec.2019.04.025, 271, 463-475, 2019.09, [URL], Fast machining is essential for mass production of composite structures, and out-of-plane shearing, also known as die cutting, is appropriate for trimming. Nevertheless, little is known about shearing of polymer-matrix composites. This study was done to investigate the damaging impact of shearing conditions on carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminates. The clearance and temperature affected the damage progress, while the cutting speed in the tested range had negligible effect. In cross-ply laminates, delamination and matrix cracks first appeared in a narrow shearing zone, and with further loading longitudinal plies broke at the dies’ edges. Although delamination occurred only in a narrow shear-stress concentrated zone in the case of a small clearance, it was significant for a large clearance, owing to the local bending deformation. A temperature slightly lower than the glass transition temperature narrowed the delamination area, owing to the increase in the interlaminar fracture toughness as well as insignificant strength degradation of the matrix..
2. Shigeki Yashiro, Daichi Nakashima, Yutaka Oya, Tomonaga Okabe, Ryosuke Matsuzaki, Particle simulation of dual-scale flow in resin transfer molding for process analysis, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 10.1016/j.compositesa.2019.03.038, 121, 283-288, 2019.06, [URL], Modeling the inhomogeneous microstructures of fibrous tows is important for analyzing the process of resin transfer molding because dual-scale pores in a preform can lead to void formation. This study focused on the development of a microscopic flow analysis method to predict the impregnation of fiber bundles. The moving particle semi-implicit method was adopted to model the microstructure of a fiber bundle explicitly and inter-particle potential force was introduced into the numerical model to take account for the capillary effect. The predicted process of impregnation and void formation agreed with empirical observations. The developed approach was applied to predict the relationship between the modified capillary number and void content to identify the optimal molding conditions to reduce microvoids. The obtained relationship reproduced the trends of a reported experiment, which indicates that the proposed approach will provide information about optimal conditions for minimizing void content..
3. Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Experimental study on shear-dominant fiber failure in CFRP laminates by out-of-plane shear loading, Journal of Composite Materials, 10.1177/0021998318801454, 53, 13, 1337-1346, 2019.05, [URL], Understanding the shear behavior and resulting fiber failure of fiber-reinforced plastics is required for better prediction of their behavior during the machining process, but knowledge regarding the shear strength of fiber failure is limited. In this study, out-of-plane shear tests were conducted to observe the shear behavior of carbon fiber-reinforced plastic laminates subjected to high shear stress exceeding the shear strength of matrix failure. The longitudinal fibers in carbon fiber-reinforced plastic unidirectional laminates were cut by shear loading without severe internal damage and the maximum shear stress causing progressive fiber breaks was much higher than the shear strength of matrix failure. This result suggested the possibility of out-of-plane shearing as a machining method for fiber-reinforced plastics and shear tests were subsequently performed for carbon fiber-reinforced plastic cross-ply laminates. Delamination was generated by high shear stress to cut the reinforcing fibers, but the size of the remaining damage was small even in the thermoset carbon fiber-reinforced plastic laminates in which delamination likely occurs, without any optimization of the trimming conditions..
4. Shigeki Yashiro, Toshihide Agata, Akinori Yoshimura, A new approach for evaluating crack growth resistance curve of mode II delamination by doubly end-notched tension tests, Advanced Composite Materials, 27, 2, 119-133, 2018.03.
5. 矢代茂樹, 安形俊秀, 吉村彰記, 二重端面切欠き引張試験による複合材料積層板のモードII層間破壊じん性評価法の提案と検証, 日本複合材料学会誌, 44, 1, 19-24, 2018.01.
6. Shigeki Yashiro, Jumpei Wada, Yoshihisa Sakaida, A monitoring technique for disbond area in carbon fiber–reinforced polymer bonded joints using embedded fiber Bragg grating sensors: Development and experimental validation, Structural Health Monitoring-An International Journal, 16, 2, 185-201, 2017.03.
7. Shigeki Yashiro, Application of particle simulation methods to composite materials: A review, Advanced Composite Materials, 26, 1, 1-22, 2017.01.
8. Shigeki Yashiro, Yoshihisa Sakaida, Yoshinobu Shimamura, Yoku Inoue, Evaluation of interfacial shear stress between multi-walled carbon nanotubes and epoxy based on strain distribution measurement using Raman spectroscopy, Composites Part A, 85, 192-198, 2016.06.
9. Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe, Smoothed particle hydrodynamics in a generalized coordinate system with a finite-deformation constitutive model, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 103, 11, 781-797, 2015.09.
10. Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Akinori Yoshimura, Yoshihisa Sakaida, Characterization of high-velocity impact damage in CFRP laminates: Part II- prediction by smoothed particle hydrodynamics, Composites Part A, 56, 308-318, 2014.01.
11. Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Tsukasa Nakamura, Akinori Yoshimura, Characterization of high-velocity impact damage in CFRP laminates: Part I- experiment, Composites Part A, 48, 93-100, 2013.05.
12. Shigeki Yashiro, Hideaki Sasaki, Yoshihisa Sakaida, Particle simulation for predicting fiber motion in injection molding of short-fiber-reinforced composites, Composites Part A, 43, 10, 1754-1764, 2012.10.
13. Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Masashi Oshita, High-velocity impact damage behavior of plain-woven SiC/SiC composites after thermal loading, Composites Part B, 43, 3, 1353-1362, 2012.04.
14. Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe, Estimation of fatigue damage in holed composite laminates using an embedded FBG sensor, Composites Part A, 42, 12, 1962-1969, 2011.12.
15. Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe, Kisa Matsushima, A numerical approach for injection molding of short-fiber-reinforced plastics using a particle method, Advanced Composite Materials, 20, 6, 503-517, 2011.11.
16. 矢代茂樹, 結合力要素を用いた円孔を有するCFRPクロスプライ積層板の疲労損傷進展の評価, 材料, 60, 5, 425-431, 2011.05.
17. Shigeki Yashiro, Nobuyuki Toyama, Junji Takatsubo, Tetsuro Shiraishi, Laser-generation based imaging of ultrasonic wave propagation on welded steel plates and its application to defect detection, Materials Transactions, 51, 11, 2069-2075, 2010.11.
18. Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Toshihiro Yamamoto, Takahiro Watanabe, A simple approach for determining the characteristic distance in the point stress criterion for holed CFRP unidirectional laminates, Advanced Composite Materials, 19, 3, 243-259, 2010.07.
19. 矢代茂樹, 岡部朋永, 松島紀佐, 粒子法を用いた短繊維強化プラスチックの射出成形解析, 日本複合材料学会誌, 36, 1, 11-18, 2010.01.
20. Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe, Numerical prediction of fatigue damage progress in holed CFRP laminates using cohesive elements, Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 3, 11, 1212-1221, 2009.11.
21. Shigeki Yashiro, Keiji Ogi, Fracture behavior in CFRP cross-ply laminates with initially cut fibers, Composites Part A, 40, 6-7, 938-947, 2009.06.
22. 矢代茂樹, 岡部朋永, 結合力要素を用いた有孔CFRP積層板の疲労損傷進展解析, 日本機械学会論文集A編, 75, 751, 310-315, 2009.03.
23. Shigeki Yashiro, Junji Takatsubo, Nobuyuki Toyama, Tomonaga Okabe, Nobuo Takeda, Nondestructive evaluation of holed CFRP laminates by a new technique to visualize propagation of ultrasonic waves, Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 2, 3, 333-341, 2008.03.
24. 矢代茂樹, 高坪純治, 遠山暢之, パルスレーザを利用した超音波伝搬の可視化とCFRP積層板の衝撃損傷評価への適用, 日本複合材料学会誌, 34, 2, 60-65, 2008.03.
25. Shigeki Yashiro, Junji Takatsubo, Hidekazu Miyauchi, Nobuyuki Toyama, A novel technique for visualizing ultrasonic waves in general solid media by pulsed-laser scan, NDT & E International, 41, 2, 137-144, 2008.03.
26. 矢代茂樹, 高坪純治, 遠山暢之, ラム波伝搬の可視化を用いたCFRP航空機接着構造の非破壊検査, 非破壊検査, 57, 2, 96-100, 2008.02.
27. Shigeki Yashiro, Junji Takatsubo, Nobuyuki Toyama, An NDT technique for composite structures using visualized Lamb-wave propagation, Composites Science and Technology, 67, 15-16, 3202-3208, 2007.12.
28. 矢代茂樹, 高坪純治, 宮内秀和, 遠山暢之, パルスレーザの走査による構造材料中の超音波伝播の可視化と損傷検出への適用, 構造物の安全性および信頼性, 6, 391-396, 2007.06.
29. Shigeki Yashiro, Kazue Murai, Tomonaga Okabe, Nobuo Takeda, Numerical study for identifying damage in open-hole composites with embedded FBG sensors and its application to experiment results, Advanced Composite Materials, 16, 2, 115-134, 2007.03.
30. Shigeki Yashiro, Nobuo Takeda, Inverse analysis for estimating damage patterns in notched composite laminates using an embedded FBG sensor, Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 1, 3, 310-321, 2007.03.
31. Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe, Nobuo Takeda, Damage identification in a holed CFRP laminate using a chirped fiber Bragg grating sensor, Composites Science and Technology, 67, 2, 286-295, 2007.02.
32. Shigeki Yashiro, Tomonaga Okabe, Nobuyuki Toyama, Nobuo Takeda, Monitoring damage in holed CFRP laminates using embedded chirped FBG sensors, International Journal of Solids and Structures, 44, 2, 603-613, 2007.01.
33. 矢代茂樹, 高坪純治, 遠山暢之, 岡部朋永, 武田展雄, 超音波伝ぱの可視化による有孔CFRP積層板中の層間はく離検出, 日本機械学会論文集A編, 72, 724, 1882-1887, 2006.12.
34. 矢代茂樹, 村井一恵, 岡部朋永, 武田展雄, 埋め込みFBGセンサを用いた有孔積層板の損傷同定に関する数値解析および実験結果への適用, 日本複合材料学会誌, 32, 5, 208-217, 2006.09.
35. 矢代茂樹, 武田展雄, 埋め込みFBG光ファイバセンサを用いたCFRP複合材積層板内の損傷形態推定手法の提案, 日本機械学会論文集A編, 71, 706, 897-904, 2005.06.
36. Shigeki Yashiro, Nobuo Takeda, Tomonaga Okabe, Hideki Sekine, A new approach to predicting multiple damage states in composite laminates with embedded FBG sensors, Composites Science and Technology, 65, 3-4, 659-667, 2005.03.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
主要学会発表等
学会活動
所属学会名
日本航空宇宙学会
日本材料学会
日本複合材料学会
日本機械学会
学協会役員等への就任
2014.04~2022.03, 日本複合材料学会分子シミュレーション研究会, 幹事.
2019.03~2020.02, 日本航空宇宙学会西部支部, 幹事.
2018.03~2019.02, 日本航空宇宙学会西部支部, 幹事.
2017.04~2020.03, 日本複合材料学会西部支部, 理事.
2018.04~2020.03, 日本複合材料学会, 代議員.
2016.04~2017.03, 日本複合材料学会東海・北信越支部, 幹事.
2014.04~2016.03, 日本複合材料学会, 評議員.
2012.04~2014.03, 日本複合材料学会, 理事.
2012.04~2014.03, 日本複合材料学会, 評議員.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2019.11.02~2019.11.04, M&M2019材料力学カンファレンス, 実行委員会委員.
2019.03.06~2019.03.08, 第10回日本複合材料会議(JCCM-10), 座長.
2018.09.13~2018.09.14, 第43回複合材料シンポジウム, 座長.
2018.11.22~2018.11.22, 日本航空宇宙学会西部支部講演会 (2018) , 実行委員会委員.
2018.02.28~2018.03.02, 第9回日本複合材料会議(JCCM-9), 座長.
2017.11.25~2017.11.25, 日本航空宇宙学会西部支部講演会 (2017) , 座長.
2017.09.14~2017.09.15, 第42回複合材料シンポジウム, 座長.
2016.09.15~2016.09.16, 第41回複合材料シンポジウム, 座長.
2016.03.16~2016.03.18, 第7回日本複合材料合同会議(JCCM-7), 座長(Chairmanship).
2015.09.18~2015.09.19, 日本複合材料学会第40回複合材料シンポジウム, 座長(Chairmanship).
2015.09.16~2015.09.18, 14th Japanese-European Symposium on Composite Materials, 座長(Chairmanship).
2015.03.04~2015.03.06, 第6回日本複合材料合同会議(JCCM-6), 座長(Chairmanship).
2013.11.11~2013.11.13, 13th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition (JISSE13), 座長(Chairmanship).
2013.09.25~2013.09.25, The 9th Japan-Korea Joint Symposium on Composite Materials, 座長(Chairmanship).
2012.03.07~2012.03.09, 第3回日本複合材料合同会議(JCCM-3), 座長(Chairmanship).
2011.10.20~2011.10.21, 日本複合材料学会第36回複合材料シンポジウム, 座長(Chairmanship).
2010.03.09~2010.03.11, 第1回日本複合材料合同会議(JCCM-1), 座長(Chairmanship).
2010.01.07~2010.01.08, 九州大学応用力学研究所平成21年度共同利用研究集会「ナノ複合材料等次世代複合材料の創製及び評価」, 座長(Chairmanship).
2009.05.18~2009.05.19, 日本複合材料学会2009年度研究発表講演会, 座長(Chairmanship).
2008.09.23~2008.09.26, The 6th Asia-Australasian Conference on Composite Materials (ACCM-6), 座長(Chairmanship).
2007.11.27~2007.11.30, 10th Japan International SAMPE Symposium & Exhibition (JISSE-10), 座長(Chairmanship).
2007.10.18~2007.10.19, 第32回複合材料シンポジウム, 座長(Chairmanship).
2014.08.06~2014.08.08, 日本航空宇宙学会第56回構造強度に関する講演会, 実行委員会委員.
2012.08.28~2012.08.30, The 7th International Workshop on Green Composites (IWGC-7), 実行委員会委員.
2009.05.22~2009.05.24, 日本材料学会第58期通常総会・学術講演会ならびに各種併設行事, 実行委員会委員.
学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況
2019.06~2020.05, 材料, 国内, 査読委員.
2018.06~2019.05, 材料, 国内, 査読委員.
2018.04~2020.03, Advanced Composite Materials, 国際, 編集委員.
2018.04~2020.03, 日本複合材料学会誌, 国内, 編集委員.
2018.04~2020.03, 日本航空宇宙学会論文集, 国内, 編集委員.
2018.04~2020.03, 日本航空宇宙学会誌, 国内, 編集委員.
2014.04~2018.03, Advanced Composite Materials, 国際, 編集委員.
2014.04~2018.03, 日本複合材料学会誌, 国内, 編集委員.
2016.06~2018.05, 材料, 国内, 査読委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2018年度    
2017年度 11      17 
2016年度 10      12 
2015年度    
2014年度    
2013年度 10      15 
2012年度     10 
2011年度      
2010年度    
2009年度      
2008年度      
2007年度      
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
California Institute of Technology, UnitedStatesofAmerica, 2012.09~2013.08.
受賞
奨励賞, 日本材料学会, 2015.05.
奨励賞, 日本材料学会複合材料部門委員会, 2015.05.
論文賞, 日本材料学会複合材料部門委員会, 2014.06.
林賞, 日本複合材料学会, 2011.05.
奨励賞(研究), 日本機械学会, 2009.04.
論文賞, 日本材料学会複合材料部門委員会, 2009.03.
技術賞, 可視化情報学会, 2007.07.
論文賞, 日本複合材料学会, 2007.05.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2019年度~2022年度, 基盤研究(C), 代表, 繊維強化複合材料の樹脂含浸成形におけるマルチスケール成形最適化手法の開発.
2013年度~2015年度, 基盤研究(B), 代表, 航空機複合材構造のバードストライクに関する損傷モデリング.
2011年度~2013年度, 基盤研究(B), 分担, 紡績性CNTを用いた革新的CNT構造体による新奇ナノカーボン素材の開発.
2010年度~2012年度, 若手研究(B), 代表, 短繊維強化プラスチックにおける成形プロセス・機械的特性の統一的評価技術の構築.
2009年度~2011年度, 基盤研究(B), 分担, 複合材ファンシステムにおける高速衝撃損傷挙動の解明.
2008年度~2009年度, 若手研究(B), 代表, 織物CMCのガスタービン環境における体系的信頼性評価技術の確立.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2018年度~2022年度, 戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)第2期, 分担, 統合型材料開発システムによるマテリアル革命.
2014年度~2018年度, 戦略的イノベーション創造プログラム(SIP), 分担, 革新的構造材料.
2012年度~2014年度, JAXA 宇宙工学委員会 戦略的開発研究費(工学), 分担, 一方向 CNT 紡績糸強化複合材料による超軽量構造体の創製.
2011年度~2015年度, 先端的低炭素化技術開発(ALCA)【耐熱材料・鉄鋼リサイクル高性能材料】(科学技術振興機構JST), 分担, 現実的CNTアプリケーション技術による革新的超軽量強化複合材料量産化技術の開発.
2009年度~2009年度, 地域イノベーション創出総合支援事業 重点地域研究開発推進プログラム 平成21年度「シーズ発掘試験A(発掘型)」, 代表, 超音波の伝搬映像を利用した複合材接着構造の損傷画像化技術の開発.
2009年度~2009年度, 都市エリア産学官連携促進事業(愛媛県南予エリア)「可能性試験テーマ」, 分担, 持続可能な真珠養殖のためのアコヤ貝構成物の材料工学的評価.
2007年度~2008年度, 産学共同シーズイノベーション化事業・顕在化ステージ, 分担, 高繊維配合率かつ不連続状の炭素繊維強化プラスチックの流動シミュレーションツールの開発.
共同研究、受託研究(競争的資金を除く)の受入状況
2019.04~2020.03, 代表, CNTを用いたCFRPの層間強度の向上および新規物性の発現.
2018.10~2019.03, 代表, CNTを用いたCFRPの層間強度の向上および新規物性の発現.
2015.04~2016.03, 代表, ガラス短繊維強化樹脂の疲労特性に及ぼす繊維配向性の影響調査.
2013.04~2014.03, 分担, カーボンナノチューブ(CNT)を用いたストレッチャブル歪センサ素子材料の開発.
2011.04~2012.03, 代表, 炭素繊維強化プラスチック積層板の層強度予測.
2011.04~2012.03, 代表, NEDO委託事業「省エネルギー技術開発プログラム・革新的部材産業創出プログラム サステナブルハイパーコンポジット技術の開発」成形流動シミュレーションツールの開発.
2010.04~2011.03, 代表, NEDO委託事業「省エネルギー技術開発プログラム・革新的部材産業創出プログラム サステナブルハイパーコンポジット技術の開発」成形流動シミュレーションツールの開発.
2009.04~2010.03, 代表, NEDO委託事業「省エネルギー技術開発プログラム・革新的部材産業創出プログラム サステナブルハイパーコンポジット技術の開発」成形流動シミュレーションツールの開発.
2009.04~2010.03, 分担, 熱可塑性樹脂を用いたCFRP積層板に対する飛翔体高速衝撃試験に関する委託研究.
2008.04~2009.03, 代表, 超音波可視化システムによる探傷技術研究.
2008.04~2009.03, 分担, 炭素繊維強化複合材料積層板における高速衝撃損傷挙動の解明.
寄附金の受入状況
2012年度, 公益財団法人 スズキ財団, FBG光ファイバセンサ一体成形による複合材料スマート接着構造の開発.
2009年度, (財)マツダ財団, CFRP複合材料の光ファイバセンサ埋め込み一体成形による信頼性評価システムの構築.

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