JP2021062588A - 補強繊維束付き複合材、及びボルト締結構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、ボルト孔の周囲の強度を向上させることの可能な補強繊維束付き複合材、及びボルト締結構造体を提供することを目的とする。【解決手段】繊維強化樹脂シートが複数積層されて構成され、厚さ方向に貫通するボルト孔を有する複合材と、厚さ方向に配置された複合材の両面のうち、少なくとも一方の面を構成する繊維強化樹脂シートに内設され、ボルト孔の周方向に沿って配向された繊維束と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、補強繊維束付き複合材、及びボルト締結構造体に関する。

航空機等の移動体や建築構造物等において、繊維強化樹脂シートが複数積層されて構成され、かつボルト孔が形成された複合材同士をボルト、ナット、及び複合材継手を用いて連結することが行われている。

特許文献１には、大小の成形周状繊維束及び成形柱状繊維束を準備し、これら繊維束を最終製品の形状または最終製品に近い形状に積み重ね、一体化・硬化させることで製造される複合材継手が開示されている。

特開平４−３６６６２１号公報

ところで、上記構成とされた複合材のボルト孔の周囲は、強度的に弱いため、複合材同士をボルト及びナットを用いて締結させた後に、締結部に対して作用する荷重によってボルト孔の周囲が損傷する可能性があった。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、ボルト孔の周囲の強度を向上させることの可能な補強繊維束付き複合材、及びボルト締結構造体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る補強繊維束付き複合材は、繊維強化樹脂シートが複数積層されて構成され、厚さ方向に貫通するボルト孔を有する複合材と、前記厚さ方向に配置された前記複合材の両面のうち、少なくとも一方の面を構成する前記繊維強化樹脂シートに内設された繊維束と、を備え、前記繊維束は、前記ボルト孔の周方向に沿って配向され、両端を有する第１の部分と、前記両端のうち、少なくとも一方の端と接続される第１の端を有し、かつ直線状とされた第２の部分と、を有する。

本開示の補強繊維束付き複合材、及びボルト締結構造体によれば、複合材のボルト孔の周囲の強度を向上させることができる。

本開示の第１の実施形態に係る補強繊維束付き複合材の側面図である。 図１に示す補強繊維束付き複合材のうち、領域Ａに対応する部分をＢ視した平面図である。 本開示の第１の実施形態に係るボルト締結構造体の側面図である。 図３に示すボルト締結構造体をＣ視した平面図である。 図４に示すボルト締結構造体のＤ_１−Ｄ_２線方向の断面図である。 ボルトの軸部を介して、ボルト孔の端に荷重Ｆ１が加えられた状態におけるボルト締結構造体を模式的に示す断面図である。 本開示の第１の実施形態の変形例に係る補強繊維束付き複合材の断面図である。 本開示の第１の実施形態の変形例に係るボルト締結構造体の断面図である。 本開示の第２の実施形態に係るボルト締結構造体の断面図である。 本開示の第３の実施形態に係る補強繊維束付き複合材の主要部を拡大した断面図である。 本開示の第４の実施形態に係る補強繊維束付き複合材の主要部を拡大した平面図である。

＜第１の実施形態＞
（補強繊維束付き複合材の全体構成）
図１〜図６を参照して、第１の実施形態に係る補強繊維束付き複合材１０、及びボルト締結構造体３０について説明する。図１、図２、及び図６において、Ｆ１は、ボルト孔１５の端に加えられる荷重であって、複合材１０自体が受ける荷重とは逆方向に働く荷重（以下、「荷重Ｆ１」という）を示している。
図１〜図６において、同一構成部分には同一符号を付す。なお、図５及び図６では、繊維束１３の第１の部分１３Ａを模式的に図示する。
補強繊維束付き複合材１０は、複合材１１と、複数の繊維束１３と、を有する。

（複合材の構成）
複合材１１は、複合材本体１４と、ボルト孔１５と、を有する。
複合材本体１４は、複数の繊維強化樹脂シートを積層させた後、樹脂を硬化させることで構成されている。複合材本体１４の形状は、例えば、板状とすることが可能である。複合材本体１４は、複合材本体１４の厚さ方向Ｍ（複数の繊維強化樹脂シートの積層方向）に配置された面１４ａ，１４ｂ（複合材１１の両面）を有する。
複数の繊維強化樹脂シートは、面１４ａを構成する繊維強化樹脂シート１４Ａを有する。
ボルト孔１５は、複合材本体１４を厚さ方向Ｍに貫通して形成されている。ボルト孔１５は、後述するボルト３１の軸部３１Ｂが配置される。

（複数の繊維束の構成）
繊維束１３は、繊維強化樹脂シート１４Ａに内設されている。繊維束１３は、厚さ方向Ｍから視て、Ｕ字形状とされている。繊維束１３は、ボルト孔１５の周方向に沿う第１の部分１３Ａと、第１の部分１３Ａの端と一体とされた第２の部分１３Ｂ，１３Ｃと、を有する。

第１の部分１３Ａは、Ｃ字形状とされており、ボルト孔１５の周方向に沿うように配向されている。第１の部分１３Ａは、両端を構成する一方の端１３ＡＡ及び他方の端１３ＡＢを有する。

第２の部分１３Ｂは、直線状とされており、第１の端１３ＢＡ及び第２の端１３ＢＢを有する。第１の端１３ＢＡは、第１の部分１３Ａの一方の端１３ＡＡと接続されている。
第２の部分１３Ｃは、直線状とされており、第１の端１３ＣＡ及び第２の端１３ＣＢを有する。第１の端１３ＣＡは、第１の部分１３Ａの他方の端１３ＡＢと接続されている。

複数の繊維束１３は、荷重Ｆ１が加えられる方向に対して間隔をあけて配置されている。複数の繊維束１３は、ボルト孔１５から離れるにつれて長さが長くなるように構成されている。

繊維束１３を構成する繊維としては、例えば、炭素繊維やアラミド繊維等を用いることが可能である。
繊維束１３として炭素繊維またはアラミド繊維を用いる場合、繊維強化樹脂シート１４Ａの材料としては、例えば、エポキシ樹脂やＰＥＥＫ樹脂等を用いることが可能である。

上記繊維強化樹脂シート１４Ａ及び複数の繊維束１３からなる構造体は、例えば、ＡＦＰ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）法または３Ｄプリンタを用いて製造することが好ましい。

（補強繊維束付き複合材の作用効果）
上述した構成とされた繊維束１３を複合材１１の面１４ａを構成する繊維強化樹脂シート１４Ａに内設させることで、ボルト孔１５に配置されたボルト３１を介して伝達される荷重を第１の部分１３Ａで受けるとともに、第１の部分１３Ａで受けた荷重を第２の部分１３Ｂ，１３Ｃを介して逃がすことが可能となる。
このように、ボルト孔１５の周囲が受ける荷重を逃がすことで、強度的に弱いボルト孔１５の周囲を補強することができる。

なお、繊維束１３が内設された繊維強化樹脂シート１４Ａは、例えば、繊維束１３を含んでいない複数の繊維強化樹脂シートが積層されて構成された積層体の表面に接着されていてもよい。
この場合、繊維強化樹脂シート１４Ａの外形は、矩形に限定されない。例えば、繊維強化樹脂シート１４Ａの形状は、複数の繊維束１３の形状に沿ったＵ字形状としてもよい。

（複数の繊維束をＵ字形状とする作用効果）
上述したように、繊維束１３の形状を厚さ方向Ｍから視てＵ字形状とするとともに、ボルト孔１５の端が受ける荷重Ｆ１が働く方向と向かい合うように第１の部分１３Ａの内側を配置させることで、第１の部分１３Ａに曲げで伝達される荷重を第２の部分１３Ｂ，１３Ｃの第２の端１３ＢＢ，１３ＣＢに向かう方向に引張に変換して逃がすことが可能となる。
これにより、ボルト孔１５のうち、第１の部分１３Ａで囲まれた部分が荷重Ｆ１により損傷することを抑制できる。

したがって、図１及び図２に示すように、荷重Ｆ１が働く方向が予め既知の場合には、第１の部分１３Ａの内側と荷重Ｆ１が働く方向とが向き合うように複数の繊維束１３を配置させるとよい。

（ボルト締結構造体の全体構成）
図３〜図６に示すように、第１の実施形態のボルト締結構造体３０は、第１の補強繊維束付き複合材としての補強繊維束付き複合材１０と、第２の補強繊維束付き複合材としての補強繊維束付き複合材１０と、ボルト３１と、ナット３２と、を有する。
つまり、ボルト締結構造体３０は、２つの補強繊維束付き複合材１０を有する。
２つの補強繊維束付き複合材１０は、厚さ方向Ｍにおいて互いのボルト孔１５が対向するとともに、２つの補強繊維束付き複合材１０を構成する繊維強化樹脂シート１４Ａ同士が接触した状態で、厚さ方向Ｍから視て繊維束１３同士がＣ字形状とされた第１の部分１３Ａの開放側が互いに向かい合うように積み重ねられている。

ボルト３１は、頭部３１Ａと、軸部３１Ｂと、を有する。頭部３１Ａは、積層された２つの補強繊維束付き複合材１０のうち、上側に配置された補強繊維束付き複合材１０を構成する複合材本体１４の面１４ｂに当接されている。

軸部３１Ｂは、頭部３１Ａの下面から下方に延びている。軸部３１Ｂは、積み重ねられた２つの複合材本体１４に形成されたボルト孔１５を貫通するように配置されている。
軸部３１Ｂの下端部は、２つの補強繊維束付き複合材１０のうち、下方に配置された複合材本体１４の面１４ｂよりも下方に突出している。軸部３１Ｂの中間部の周囲は、２つの補強繊維束付き複合材１０に設けられた繊維束１３の第１の部分１３Ａに囲まれている。

ナット３２は、軸部３１Ｂの下端部に取り付けられている。ナット３２は、２つの複合材本体１４のうち、下方に配置された複合材本体１４の面１４ｂと接触している。
このように、２つの補強繊維束付き複合材１０は、ボルト３１及びナット３２により締結されている。

（ボルト締結構造体の作用効果）
図５に示すように、ボルト締結構造体３０が荷重を受けていないときには、複合材本体１４の面１４ａ，１４ｂに対してボルト３１の軸部３１Ｂは傾斜していない。
一方、図６に示すように、ボルト３１の軸部３１Ｂが傾斜する方向に荷重がかかることで、ボルト孔１５の端が荷重Ｆ１を受ける。

このような構成とすることで、補強繊維束付き複合材１０同士が接触する側の面１４ａ側のボルト孔１５の端にかかる荷重Ｆ１を繊維束１３の第１の部分１３Ａでも荷重を受けて、繊維束１３により荷重を逃がすことが可能となる。
したがって、ボルト３１の軸部３１Ｂを介して、ボルト孔１５の端が大きな荷重を受けることを抑制可能となるので、ボルト孔１５の端が損傷することを抑制できる。

＜第１の実施形態の変形例＞
（補強繊維束付き複合材の構成）
図７を参照して、第１の実施形態の変形例に係る補強繊維束付き複合材４０について説明する。図７において、先に説明した図１に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
補強繊維束付き複合材４０は、面１４ｂ側にも繊維束１３を設けたこと以外は、第１の実施形態の補強繊維束付き複合材３０と同様に構成されている。
即ち、補強繊維束付き複合材４０では、複合材本体１４の面１４ｂを構成する繊維強化樹脂シート１４Ｂにも複数の繊維束１３が設けられている。
厚さ方向Ｍから視て、繊維強化樹脂シート１４Ｂに設けられた複数の繊維束１３の第１の部分１３Ａの内側は、Ｆ１方向において、繊維強化樹脂シート１４Ａに設けられた複数の繊維束１３の第１の部分１３Ａの内側と向かい合っている。

（補強繊維束付き複合材の作用効果）
上述したように、複合材本体１４の面１４ａを構成する繊維強化樹脂シート１４Ａだけでなく、複合材本体１４の面１４ｂを構成する繊維強化樹脂シート１４Ｂにも複数の繊維束１３を内設させ、かつ厚さ方向から視て、２つの複数の繊維束１３の第１の部分１３Ａの内側を向かい合わせて配置させることで、面１４ａ側に位置するボルト孔１５の周囲だけでなく、面１４ｂ側に位置するボルト孔１５の周囲も補強することができる。

（ボルト締結構造体の構成）
図８を参照して、第１の実施形態の変形例に係るボルト締結構造体４５について説明する。図８において、先に説明した図３及び図７に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
ボルト締結構造体４５は、第１の実施形態のボルト締結構造体３０を構成する２つ補強繊維束付き複合材１０に替えて、第１及び第２の補強繊維束付き複合材として２つの補強繊維束付き複合材４０を有すること以外は、ボルト締結構造体３０と同様に構成されている。

（ボルト締結構造体の作用効果）
上述したボルト締結構造体４５は、ボルト３１の軸部３１Ｂの中間部の周囲だけでなく、軸部３１Ｂの上端の周囲及び下端の周囲にも複数の繊維束１３が配置されており、かつ面１４ａに設けられた複数の繊維束１３の第１の部分１３Ａの内側と面１４ｂに設けられた複数の繊維束１３の第１の部分１３Ａの内側とが向かい合うように配置されている。

したがって、ボルト締結構造体４５が荷重を受けた際、ボルト３１の軸部３１Ｂが傾斜する方向に荷重がかかることで、面１４ｂ側のボルト孔１５の端では面１４ａ側のボルト孔１５の端が受けるＦ１方向の荷重とは反対方向に荷重を受ける。このとき、複合材本体１４の面１４ｂ側に設けられた繊維束１３の第１の部分１３Ａにより、軸部３１Ｂの上端及び下端を受けて、ボルト孔１５の端が受ける荷重を逃がすことが可能となる。これにより、面１４ｂ側に位置するボルト孔１５の周囲が損傷することを抑制できる。

なお、第１の実施形態では、一例として、第１及び第２の補強繊維束付き複合材として、２つの補強繊維束付き複合材１０または２つの補強繊維束付き複合材４０を用いる場合（同じ構造の補強繊維束付き複合材を用いる場合）を例に挙げて説明したが、第１及び第２の補強繊維束付き複合材として、構造が異なる補強繊維束付き複合材を用いてもよい。

また、複数の繊維束１３が内設された繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂが長年使用による劣化や仮に損傷が発生した場合であっても複数の繊維束１３が内設された繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂを新品のものに交換することで元の強度を得ることができる。
また、繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂを備えていない複合材本体に繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂを接着することでボルト孔１５の周辺の強度を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
（ボルト締結構造体の全体構成）
図９を参照して、第２の実施形態に係るボルト締結構造体５０について説明する。図９において、図３に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
ボルト締結構造体５０は、第１の実施形態のボルト締結構造体３０の構成の他に、さらに第３の補強繊維束付き複合材として補強繊維束付き複合材５１を有するとともに、２つの補強繊維束付き複合材１０（第１及び第２の補強繊維束付き複合材）のうち、下方側に配置された補強繊維束付き複合材１０を水平方向に１８０°回転させて、厚さ方向Ｍにおいて２つの補強繊維束付き複合材１０の間に、補強繊維束付き複合材５１を配置させたこと以外は、ボルト締結構造体３０と同様に構成されている。

（第３の補強繊維束付き複合材の構成）
補強繊維束付き複合材５１は、補強繊維束付き複合材１０を構成する複合材１１に替えて、複合材５２を有すること以外は、補強繊維束付き複合材１０と同様に構成されている。
複合材５２は、面５３ａ側及び面５３ｂ（面５３ａの反対側に配置された面）側に、複数の繊維束１３を内設する繊維強化樹脂シート１４Ａをそれぞれ設けたこと以外は、複合材１１と同様に構成されている。

繊維強化樹脂シート１４Ａに内設された複数の繊維束１３の第１の部分１３Ａは、補強繊維束付き複合材１０を構成する複数の繊維束１３の第１の部分１３Ａとともにボルト３１の軸部３１Ｂの周囲を囲んでいる。

（ボルト締結構造体の作用効果）
このような構成とすることで、例えば、補強繊維束付き複合材５１自体が荷重を受けることによりボルト３１の軸部３１Ｂが傾斜する方向に荷重を受けた際、厚さ方向Ｍにおいて４層構造とされた繊維束１３によりボルト孔１５の端が受ける荷重を逃がすことが可能となる。これにより、補強繊維束付き複合材１０と補強繊維束付き複合材５１とが接触する側のそれぞれの面１４ａ、５３ａ、５３ｂ側のボルト孔１５の端が損傷することを抑制できる。

また、第２の実施形態では、一例として、２つの補強繊維束付き複合材１０の間に、１つの補強繊維束付き複合材５１（図９参照）を設けた場合を例に挙げて説明したが、２つの補強繊維束付き複合材１０の間に、補強繊維束付き複合材５１を複数配置させてもよい。

なお、本実施形態では、補強繊維束付き複合材５１の上下方向に配置された２つの補強繊維束付き複合材として、面１４ａ側（片面側）のみに繊維束１３が内設された繊維強化樹脂シート１４Ａを有する補強繊維束付き複合材１０を用いた場合を例に挙げて説明したが、補強繊維束付き複合材１０に替えて、両面（面１４ａ，１４ｂ）に繊維束１３が内設された繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂを有する補強繊維束付き複合材４０（図７参照）を用いてもよい。

＜第３の実施形態＞
（補強繊維束付き複合材の構成）
ここで、図１０を参照して、第３の実施形態の補強繊維束付き複合材６０について説明する。図１０において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図１０に示すＦ２は、ボルト孔１５の端に加えられる荷重であって、荷重Ｆ１とは逆方向に加えられる荷重（以下、「荷重Ｆ２」という）を示している。ボルト３１の軸部３１Ｂが傾斜する方向に荷重がかかることで、ボルト孔１５の端が荷重Ｆ２を受ける。
補強繊維束付き複合材６０は、第１の実施形態の補強繊維束付き複合材１０を構成する繊維強化樹脂シート１４Ａに内設された複数の繊維束１３を厚さ方向に２段で積層させたこと以外は、補強繊維束付き複合材１０と同様に構成されている。

下の段に配置された複数の繊維束１３は、第１の部分１３Ａの内側が荷重Ｆ１の働く方向と向かい合って配置されている。上の段に配置された複数の繊維束１３は、第１の部分１３Ａの内側が荷重Ｆ２の働く方向と向かい合って配置されている。
このような構成とされた補強繊維束付き複合材６０同士は、図３に示す補強繊維束付き複合材１０と同様に、ボルト３１及びナット３２を用いて固定される。

（補強繊維束付き複合材の作用効果）
このような構成とすることで、荷重Ｆ１だけでなく、荷重Ｆ１とは逆の方向に働く荷重Ｆ２が加えられた場合でも荷重Ｆ２を逃がすことが可能となる。これにより、面１４ａ側に位置するボルト孔１５の周囲の強度を確保することが可能となるので、ボルトからの荷重によるボルト孔１５の損傷を抑制することができる。

なお、図１０に示す２層構造とされた複数の繊維束１３の上に、該２層構造とされた繊維束１３を左に９０°回転させたものを積層させてもよい。つまり、繊維強化樹脂シート１４Ａ内に４層構造とされた複数の繊維束１３を設けてもよい。
このような構成とすることで、４方向からの荷重に対してボルト孔１５の強度を確保することができる。

なお、積層された複数の第１の部分１３Ａの内側が向かい合う方向は、互いに異なっていればよく、上記４方向に限定されず、適宜選択することが可能である。
また、複数の繊維束１３を積層させる数は、２層や４層に限定されることなく、２層以上であればよく、適宜設定することが可能である。

＜第４の実施形態＞
（補強繊維束付き複合材の構成）
図１１を参照して、第４の実施形態の補強繊維束付き複合材８０について説明する。図１１において、図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
補強繊維束付き複合材８０は、第１の実施形態の補強繊維束付き複合材１０を構成する複数の繊維束１３に替えて、複数の繊維束８３，８４を有すること以外は、補強繊維束付き複合材１０と同様に構成されている。

繊維束８３は、ボルト孔１５に沿って配向する第１の部分８３Ａと、直線状とされた第２の部分８３Ｂと、を有する。
第１の部分８３Ａは、一方の端８３ＡＢと、他方の端８３ＡＡと、を有する。他方の端８３ＡＡは、ボルト孔１５の端が受ける荷重Ｆ１が働く方向と向かい合うように配置されている。
第２の部分８３Ｂは、第１の端８３ＢＡと、第２の端８３ＢＢと、を有する。第１の端８３ＢＡは、第１の部分８３Ａの一方の端８３ＡＢと接続されている。第２の端８３ＢＢは、第１の端８３ＢＡの反対側に配置された端である。
複数の繊維束８３は、ボルト孔１５の径方向外側に対して間隔をあけて複数配置されている。

繊維束８４は、ボルト孔１５に沿って配向する第１の部分８４Ａと、直線状とされた第２の部分８４Ｂと、を有する。
第１の部分８４Ａは、一方の端８４ＡＢと、他方の端８４ＡＡと、を有する。他方の端８４ＡＡは、ボルト孔１５の端が受ける荷重Ｆ１が働く方向と向かい合うように配置されている。
第２の部分８４Ｂは、第１の端８４ＢＡと、第２の端８４ＢＢと、を有する。第１の端８４ＢＡは、第１の部分８４Ａの一方の端８４ＡＢと接続されている。第２の端８４ＢＢは、第１の端８４ＢＡの反対側に配置された端である。
複数の繊維束８４は、ボルト孔１５の径方向外側に対して間隔をあけて複数配置されている。

上記繊維束８３，８４は、ボルト孔１５の中心Ｏを通過し、荷重Ｆ１が働く方向に延びる仮想線Ｇに対して線対称とされている。
このような構成とされた補強繊維束付き複合材８０同士は、図３に示す補強繊維束付き複合材１０と同様に、ボルト３１及びナット３２を用いて固定される。

（補強繊維束付き複合材の作用効果）
このような構成とすることで、ボルト孔１５に挿入されたボルトの軸部から他方の端８３ＡＡ，８４ＡＡに荷重が加えられた際、引張及び圧縮で伝達される荷重を第２の部分８３Ｂ，８４Ｂを介して引張荷重として逃がすことが可能となる。
このため、Ｕ字状に配向された複数の繊維束１３（図２参照）を用いた場合と比較して、ボルト孔１５の周囲の強度をさらに向上させることができる。

なお、複合材本体１４の面１４ｂに、複数の繊維束８３，８４や先に説明した複数の繊維束１３を設けてもよい。

さらに、上記構成とされた繊維束８３，８４を厚さ方向Ｍに複数積層させ、ボルト孔１５に対する向きを異ならせてもよい。

以上、本開示の好ましい実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載の補強繊維束付き複合材１０，４０，６０，８０、及びボルト締結構造体３０，４５，５０は、例えば、以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る補強繊維束付き複合材１０，４０，６０，８０は、繊維強化樹脂シートが複数積層されて構成され、厚さ方向Ｍに貫通するボルト孔１５を有する複合材１１と、前記厚さ方向Ｍに配置された前記複合材１１の両面（面１４ａ，１４ｂ）のうち、少なくとも一方の面を構成する前記繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂに内設された繊維束１３，８３，８４と、を備え、前記繊維束１３，８３，８４は、前記ボルト孔１５の周方向に沿って配向され、両端を有する第１の部分１３Ａ，８３Ａ，８４Ａと、前記両端のうち、少なくとも一方の端１３ＡＡ，８３ＡＢ，８４ＡＢと接続される第１の端１３ＢＡ，１３ＣＡ，８３ＢＡ，８４ＢＡを有し、かつ直線状とされた第２の部分１３Ｂ，１３Ｃと、８３Ｂ，８４Ｂを有する。

このような構成とされた繊維束１３，８３，８４を複合材１１の両面（面１４ａ，１４ｂ）のうち、少なくとも一方の面を構成する繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂに内設させることで、ボルト孔１５に配置されたボルト３１を介して伝達される荷重を第１の部分１３Ａで受けるとともに、第１の部分１３Ａ，８３Ａ，８４Ａで受けた荷重を第２の部分１３Ｂ，１３Ｃと、８３Ｂ，８４Ｂを介して逃がすことが可能となる。
このように、ボルト孔１５の周囲が受ける荷重を逃がすことで、強度的に弱いボルト孔１５の周囲を補強することができる。

（２）第２の態様に係る補強繊維束付き複合材１０，６０，４０は、（１）の補強繊維束付き複合材１０，６０，４０であって、前記繊維束１３の形状は、前記厚さ方向から視てＵ字形状とされており、前記繊維束１３は、前記第２の部分１３Ｂ，１３Ｃを２つ有しており、前記第１の部分１３Ａの両端（一方の端１３ＡＡ及び他方の端１３ＡＢ）は、それぞれ前記第２の部分１３Ｂ，１３Ｃの前記第１の端１３ＢＡ，１３ＣＡと接続されており、前記第１の部分１３Ａの内側は、前記ボルト孔１５が受ける荷重Ｆ１が働く方向と向かい合うように配置されていてもよい。

このように、繊維束１３の形状を厚さ方向Ｍから視てＵ字形状とするとともに、ボルト孔１５が受ける荷重Ｆ１が働く方向と向かい合うように第１の部分１３Ａの内側を配置させることで、ボルト孔１５に配置されたボルト３１から第１の部分１３Ａの内側に向かう方向に荷重が加えられた際、第１の部分１３Ａに曲げで伝達される荷重を第１の端１３ＢＡ，１３ＣＡの反対側に位置する第２の部分１３Ｂ，１３Ｃの端（第２の端１３ＢＢ，１３ＣＢ）に向かう方向に引張に変換して逃がすことが可能となる。
これにより、ボルト孔１５のうち、第１の部分１３Ａで囲まれた部分が荷重により損傷することを抑制できる。

（３）第３の態様に係る補強繊維束付き複合材８０は、（１）の補強繊維束付き複合材８０であって、前記第１の部分８３Ａ，８４Ａの前記両端のうち、他方の端８３ＡＡ，８４ＡＡは、前記ボルト孔１５が受ける荷重Ｆ１が働く方向に位置する部分と向かい合うように配置されていてもよい。

このような構成とすることで、ボルト孔１５に配置されたボルト３１を介して、第１の部分８３Ａ，８４Ａの他方の端８３ＡＡ，８４ＡＡが引張及び圧縮で伝達される荷重Ｆ１を受けた際、第２の部分８３Ｂ，８４Ｂを介して引張荷重として逃がすことが可能となる。これにより、Ｕ字形状とされた繊維束１３を用いる場合と比較して、ボルト孔１５の周囲の強度をさらに向上させることができる。

（４）第４の態様に係る補強繊維束付き複合材１０，４０は、（１）から（３）のうち、いずれか一項の補強繊維束付き複合材１０，４０であって、前記繊維束１３は、前記荷重が働く方向に対して、互いに間隔をあけて複数配置されていてもよい。

このような構成とすることで、ボルト孔１５の周囲を補強する効果を高めることができる。

（５）第５の態様に係る補強繊維束付き複合材１０，４０，８０は、（１）から（４）のうち、いずれか一項の補強繊維束付き複合材１０，４０，８０であって、前記繊維束１３は、前記ボルト孔１５に対する向きを変えた状態で前記厚さ方向Ｍに複数積み重ねて配置されていてもよい。

このような構成とすることで、多方向から受ける荷重を逃がすことが可能となるので、ボルト３１を介して多方向から受ける荷重からボルト孔１５を保護することができる。

（６）第６の態様に係る補強繊維束付き複合材６０は、（１）から（５）のうち、いずれか一項の補強繊維束付き複合材６０であって、前記繊維束１３が内設された前記繊維強化樹脂シート１４Ａは、該繊維強化樹脂シート１４Ａが積層される前記繊維強化樹脂シートに接着されていてもよい。

このように、繊維束１３が内設された繊維強化樹脂シート１４Ａを繊維強化樹脂シートが積層される繊維強化樹脂シートに接着させてもよい。

（７）第７の態様に係るボルト締結構造体３０，４５は、第１の補強繊維束付き複合材としての（１）から（６）のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材１０，４０と、第２の補強繊維束付き複合材としての（１）から（６）のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材１０，４０と、ボルト３１と、前記ボルト３１に取り付けられるナット３２と、を備え、前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材は、前記厚さ方向Ｍにおいて互いの前記ボルト孔１５が対向するとともに、前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材を構成する前記繊維束１３同士が向かい合うように積み重ねられており、前記ボルト３１は、前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材の前記ボルト孔１５を貫通して配置されていてもよい。

このような構成とされたボルト締結構造体３０，４５によれば、繊維束１３によりボルト３１の中間部から受ける荷重Ｆ１を逃がすことが可能となる。これにより、ボルト孔１５の周囲が損傷することを抑制できる。

（８）第８の態様に係るボルト締結構造体５０は、第１の補強繊維束付き複合材としての（１）から（６）のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材１０と、第２の補強繊維束付き複合材としての請求項１から６のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材１０と、第３の補強繊維束付き複合材としての請求項１から６のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材５１と、ボルト３１と、前記ボルト３１に取り付けられるナット３２と、を備え、前記第３の補強繊維束付き複合材は、前記厚さ方向Ｍに配置された前記複合材１１の両面（面１４ａ，１４ｂ）を構成する前記繊維強化樹脂シート１４Ａ，１４Ｂに前記繊維束１３が内設されており、前記第３の補強繊維束付き複合材は、前記厚さ方向Ｍにおいて、前記第３の補強繊維束付き複合材の前記ボルト孔１５と前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材１０の前記ボルト孔１５とが向かい合うように、前記第１の補強繊維束付き複合材１０と前記第２の補強繊維束付き複合材１０との間に配置されており、前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材１０の前記繊維束１３は、前記第３の補強繊維束付き複合材の前記繊維束１３と向かい合うように配置されており、前記ボルト３１は、前記第１から第３の補強繊維束付き複合材１０，５１の前記ボルト孔１５を貫通して配置されていてもよい。

このように、第１から第３の補強繊維束付き複合材１０，５１をボルト３１及びナット３２で固定した場合でも複数の繊維束１３により、ボルト３１から受ける荷重を逃がすことが可能となる。これにより、第１から第３の補強繊維束付き複合材１０，５１のボルト孔１５が損傷することを抑制できる。

１０，４０，５１，６０，８０…補強繊維束付き複合材
１１，５２…複合材
１３，８３，８４…繊維束
１３Ａ，８３Ａ，８４Ａ…第１の部分
１３ＡＡ，８３ＡＢ，８４ＡＢ…一方の端
１３ＡＢ，８３ＡＡ，８４ＡＡ…他方の端
１３Ｂ，１３Ｃ，８３Ｂ，８４Ｂ…第２の部分
１３ＢＡ，１３ＣＡ，８３ＢＡ，８４ＢＡ…第１の端
１３ＢＢ，１３ＣＢ，８３ＢＢ，８４ＢＢ…第２の端
１４，５３…複合材本体
１４ａ，１４ｂ，５３ａ，５３ｂ…面
１４Ａ，１４Ｂ…繊維強化樹脂シート
１５…ボルト孔
３０，４５，５０…ボルト締結構造体
３１…ボルト
３１Ａ…頭部
３１Ｂ…軸部
３２…ナット
Ｆ１，Ｆ２…荷重
Ｇ…仮想線
Ｍ…厚さ方向
Ｏ…中心

Claims (8)

1. 繊維強化樹脂シートが複数積層されて構成され、厚さ方向に貫通するボルト孔を有する複合材と、
   前記厚さ方向に配置された前記複合材の両面のうち、少なくとも一方の面を構成する前記繊維強化樹脂シートに内設された繊維束と、
   を備え、
   前記繊維束は、前記ボルト孔の周方向に沿って配向され、両端を有する第１の部分と、前記両端のうち、少なくとも一方の端と接続される第１の端を有し、かつ直線状とされた第２の部分と、を有する補強繊維束付き複合材。
2. 前記繊維束の形状は、前記厚さ方向から視てＵ字形状とされており、
   前記繊維束は、前記第２の部分を２つ有しており、
   前記第１の部分の両端は、それぞれ前記第２の部分の前記第１の端と接続されており、
   前記第１の部分の内側は、前記ボルト孔の端が受ける荷重が働く方向と向かい合うように配置されている請求項１記載の補強繊維束付き複合材。
3. 前記第１の部分の前記両端のうち、他方の端は、前記ボルト孔のうち、前記ボルト孔の端が受ける荷重が働く方向に位置する部分と向かい合うように配置されている請求項１記載の補強繊維束付き複合材。
4. 前記繊維束は、互いに間隔をあけて複数配置されている請求項１から３のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材。
5. 前記繊維束は、前記ボルト孔に対する向きを変えた状態で前記厚さ方向に複数積み重ねて配置されている請求項１から４のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材。
6. 前記繊維束が内設された前記繊維強化樹脂シートは、該繊維強化樹脂シートが積層される前記繊維強化樹脂シートに接着されている請求項１から５のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材。
7. 第１の補強繊維束付き複合材としての請求項１から６のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材と、
   第２の補強繊維束付き複合材としての請求項１から６のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材と、
   ボルトと、
   前記ボルトに取り付けられるナットと、
   を備え、
   前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材は、前記厚さ方向において互いの前記ボルト孔が対向するとともに、前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材を構成する前記繊維束同士が向かい合うように積み重ねられており、
   前記ボルトは、前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材の前記ボルト孔を貫通して配置されているボルト締結構造体。
8. 第１の補強繊維束付き複合材としての請求項１から６のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材と、
   第２の補強繊維束付き複合材としての請求項１から６のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材と、
   第３の補強繊維束付き複合材としての請求項１から６のうち、いずれか一項記載の補強繊維束付き複合材と、
   ボルトと、
   前記ボルトに取り付けられるナットと、
   を備え、
   前記第３の補強繊維束付き複合材は、前記厚さ方向に配置された前記複合材の両面を構成する前記繊維強化樹脂シートに前記繊維束が内設されており、
   前記第３の補強繊維束付き複合材は、前記厚さ方向において、前記第３の補強繊維束付き複合材の前記ボルト孔と前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材の前記ボルト孔とが向かい合うように、前記第１の補強繊維束付き複合材と前記第２の補強繊維束付き複合材との間に配置されており、
   前記第１及び第２の補強繊維束付き複合材の前記繊維束は、前記第３の補強繊維束付き複合材の前記繊維束と向かい合うように配置されており、
   前記ボルトは、前記第１から第３の補強繊維束付き複合材の前記ボルト孔を貫通して配置されているボルト締結構造体。

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