Investigation into the mechanism of interfacial strength of polymeric resin/metal adhesive joint at ultra-high loading rates
| Project/Area Number |
23K20905
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| Project/Area Number (Other) |
21H01217 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
米津 明生 中央大学, 理工学部, 教授 (40398566)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 朋久 中央大学, 理工学部, 助教 (70802734)
山田 浩之 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (80582907)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
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| Keywords | 接着強度 / ひずみ速度依存性 / レーザー衝撃試験 / 接合界面 / 接着接合体 / 衝撃破壊 / レーザー衝撃波 / ナノ・マイクロ材料力学 / 分子動力学法 |
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| Outline of Research at the Start |
各種輸送機の軽量化と高速化を支える異種材料接合技術（マルチマテリアル化）の発展により高速衝撃下における材料接合性（強靭な接着性），すなわち衝撃負荷における界面強度やその繰返し負荷下の界面疲労強度の重要性が高まりつつある．本課題では，高出力パルスレーザー照射によって局所的に高い衝撃力を付与することで，接着樹脂と金属界面の衝撃強度（接着強度）を定量評価する方法を構築する．この方法をLaser Shock Adhesion Test（LaSAT）と呼ばれており，エポキシ系樹脂接着剤を対象とし，スプリットホプキンソン棒（SHB）法による接着強度評価を含めて，接着強度の広範囲な速度依存性を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種輸送機の軽量化と高速化を支える異種材料接合技術（マルチマテリアル化）の発展により高速衝撃下における材料接合性（強靭な接着性），すなわち衝撃負荷における界面強度やその繰返し負荷下の界面疲労強度の重要性が高まりつつある．本課題では，高出力パルスレーザー照射によって局所的に高い衝撃応力を付与することで，接着樹脂と金属界面の衝撃強度（接着強度）を定量評価する方法を構築することを目的としている．この方法をLaser Shock Adhesion Test（LaSAT）と呼ばれており，本年度は申請者がこれまでに開発してきたLaSATを用いてエポキシ系樹脂接着剤の接着強度評価およびスプリットホプキンソン棒（SHB）法による接着強度評価を行った．厚さ100umの接着剤とアルミニウム合金の接合体に対する接着強度評価に成功し，これらの成果は国内学会，国際会議，学術論文（査読付き）にて公表できた．なお，LaSATのひずみ速度は別途行った衝撃波解析から約10^6[1/s]であることが明らかとなり，従来研究には無い超高速破壊の領域に相当する．そこで他のひずみ速度域のSHB試験の結果と比較した．このひずみ速度は，10^3-10^4[1/s]であり，LaSATよりかは低い領域であることから，総合的に広範囲はひずみ速度に対する接着強度評価を実施できた．その結果，超高速領域では５倍以上の接着強度を発現することが明らかとなった．また分子動力学法を用いてその強度発現メカニズムについて考察した．さらに，界面の劣化（水分による強度低下）に関する検討も進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的の通り進めている．導入したレーザードップラー速度計（PDV）も稼働し，LaSATの実験に適用しつつある．SHB試験も確立できたためLaSAT実験と比較すること，接着強度のひずみ速度依存性の実験結果を明らかにすることができ，学会発表が行える成果が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も計画的に進める予定である．具体的には分子動力学計算を用いて分子鎖の変形過程を解明することで，接着破壊のメカニズムやひずみ速度依存性を明らかにする．さらには，繰返し荷重を加えた疲労試験の実施や，界面の処理（表面処理）を行うことによる接着強度の向上法，その他の軽量材料や界面の劣化に関する検討も進めることで，本研究課題を達成する予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
