Hashin破壊基準 — 先端技術と研究動向

Hashin基準の各モードをより物理的に正確にした次世代基準が開発されている。

NASAランリー研究所が開発したLaRC05（Langley Research Center Criteria, 2005）は、Hashinの4モードを物理ベースで改善：

• 繊維圧縮 — キンクバンド理論（繊維の微小座屈）。Hashinの単純な圧縮基準より正確
• マトリクス圧縮 — Mohr-Coulombベースの破壊面理論。Puck基準と同等の精度
• 繊維引張 — Hashinと同様
• マトリクス引張 — Hashinと同様だが横せん断の扱いを改善

繊維が圧縮を受けると、繊維の初期不整（微小なミスアライメント）が増幅されて局所的な座屈が起きる。これがキンクバンドだ。圧縮強度は繊維自体の強度ではなく、繊維の安定性（初期不整と樹脂のせん断剛性）で決まる。

キンクバンドの圧縮強度は：$X_c \approx G_{12} / (1 + \phi_0 / \gamma_c)$。樹脂のせん断剛性 $G_{12}$ と初期繊維ミスアライメント $\phi_0$ で決まる。Hashin基準では見えない物理だ。

Puck基準（ドイツ、2002年）はマトリクス破壊の破壊面角度を考慮する。マトリクス圧縮では破壊が板厚方向の斜め面に沿って起きるため、破壊面の角度を変数として最も危険な面を探索する。

WWFE（World-Wide Failure Exercise）での比較では、Puck基準が最も実験結果に近い予測を示した。ただし計算コストが高い（破壊面角度の最適化が必要）。

Phase-Field法を複合材に適用し、繊維破断とマトリクスクラックの進展を連続場で追跡する研究が急増している。Hashinのようなモード分離を事前に仮定せず、破壊経路が自然に決定される。

理想的にはそう。ただし複合材の異方性をPhase-Field法に組み込む定式化がまだ研究段階だ。

• LaRC05 — キンクバンド（繊維圧縮）とMohr-Coulomb（マトリクス圧縮）
• Puck基準 — 破壊面角度の探索。WWFEで最高精度
• Phase-Field法 — モード分離なしの連続破壊追跡。研究段階

Hashin基準は複合材破壊の「出発点」であり、より精密な予測にはLaRC05/Puck/Phase-Fieldに進む。