Evaluation of bond quality of an adhesive joint by the interface waves

• Project/Area Number: 16K06749
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Composite materials/Surface and interface engineering
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: Cho Hideo 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60296382)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 接着性状評価 / 超音波 / 非破壊検査 / 異種接合材料 / 高分子接着剤 / 接着性 / ラム波 / 光弾性 / モード遷移 / 接着性状 / 非破壊評価 / 速度分散 / 異種接合 / 弾性波 / 界面波

Outline of Final Research Achievements

Basic propagation behavior of the interface waves propagating in the bonding layer sandwiched by dissimilar materials (glass and aluminum blocks) was evaluated by observing the waves directly. The interface waves possessed two modes (symmetric and anti-symmetric modes) with different propagation velocity and attenuation coefficients. Large attenuation in the symmetric mode was observed. The propagation velocity and amplitude of anti-symmetric mode depend on bonding condition and should be efficient for inspecting quality of bonding condition.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

構造物の軽量化や高強度化には異なる特性を有する材料を組み合わせたマルチマテリアル設計が必要であるが，異なる材料（例えば金属と繊維強化型複合材料）ではスポット溶接などの従来の接合技術が使用できない．そのため様々な接合方法が検討されているが，その中でも高分子接着剤による接合は１）接着が容易，２）軽量，３）接着部が高剛性などの理由から期待が大きいが，有効な検査手段が確立されていない．そのような状況のなか本研究成果は接着部全体の健全性を短時間でスクリーニングできる可能性を有しており，構造物の高強度・軽量化に資する内容である．

Research Products

• [Presentation] 接着接合薄板におけるZero-group-velocity Lamb波の伝搬挙動の可視化 (2019)
  • Author(s): 長 秀雄，大貫光星，西宮康冶朗
  • Organizer: 第27回機械材料・材料加工部門技術講演会（M&P2019）
• [Presentation] 光弾性法を用いた高分子接合ガラス板を伝搬するラム波の伝搬挙動と接着性状の評価 (2019)
  • Author(s): 長 秀雄，大貫光星，西宮康冶朗
  • Organizer: 日本実験力学会2019年度年次大会
• [Presentation] Estimation of bonding quality of polymer glue agent with interface waves for identical and dissimilar bonding components (2018)
  • Author(s): H. Cho, K. Okamura and K. Nishimiya
  • Organizer: The 5th Asian Symposium on Materials and Processing
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 接着界面を伝搬する超音波の伝搬挙動の評価とそれを用いた硬化過程の評価 (2018)
  • Author(s): 長 秀雄，岡村憲利，西宮康冶朗
  • Organizer: 第50回応力・ひずみ計測と強度評価のシンポジウム
• [Presentation] ガラスモデル試験片を用いた接着界面に沿って伝搬する波動の直接観察とそれを用いた接着性状評価 (2016)
  • Author(s): 長 秀雄
  • Organizer: 日本機械学会 第24回機械材料・材料加工技術講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京）
  • Year and Date: 2016-11-25