高延性接着剤を使用した接着継手の粘塑性構成式による疲労強度の推定

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05742
• Research Institution: Hiroshima National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 吉田 哲哉 広島商船高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (20182769)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀧口 三千弘 広島商船高等専門学校, 商船学科, 教授 (10163346) ; 徳田 太郎 広島商船高等専門学校, 商船学科, 准教授 (20425143)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 接着剤 / 高延性接着剤 / 継手強度 / 疲労強度 / シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、高延性かつ高強度の接着剤を使用した接着継手の疲労強度をシミュレーションにより推定することを目的とする。具体的には、脆性破壊挙動を示すエポキシ樹脂系接着剤と大きく特性の異なる高延性アクリル系接着剤を用いた接着継手について疲労試験を行い、その破壊挙動の観察と顕微鏡による破壊面の観察により、破壊のメカニズムを解明する。そして、接着層の損傷を表現できるような繰返しせん断変形を考慮した材料モデル（構成式）を構築し、その材料モデルを用いてシミュレーションにより接着継手の疲労強度の推定を行う。
27年度は、重ね合せ継手（せん断破壊）、突合せ継手（引張破壊）、スカーフ継手（せん断と引張りの組合わせによる破壊）を用い、その破壊挙動の観察を行った。実験は、現有の島津オートグラフを用いて行った。接着剤の強度に非常に強い速度依存特性があることから、試験速度を0.12（mm/min）と100倍の12（mm/min）で実験を行った。重ね合せ継手では、接着層が大きく変形し延性破壊であったが、突合せ継手では、接着層の変形が小さく脆性破壊であった。継手強度も重ね合せ継手に比べ突合せ継手が小さくなった。試験速度の影響も重ね合せ継手では、継手強度の増加が顕著に現れたが、突合せ継ぎ手では、増加はわずかであった。破断面の破面観察を現有のデジタルマイクロスコープを用いて行った。突合せ継手と重ね合わせ継手では破断面が異なり、突き合せ継手で接着剤がクレータのように円形変形していたのに対し、重ね合せ継ぎ手では、変形方向に波状に変形していた。スカーフ継手では、粗い波のように変形していた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画通りに重ね合せ継手、突合せ継手、スカーフ継手を用いた各種接着継手の引張試験を行い、その破壊挙動の観察と破断面の観察を行った。

Strategy for Future Research Activity

28年度は、現有の島津油圧サーボパルサを用いて、繰返し速度と最大応力を種々変えて接着継手の疲労試験を行い、ひずみの進展挙動の観察と破断面の観察を行う。また、各実験結果から、高延性接着剤を用いた接着継手の破壊のメカニズムを検討する。さらに、検討結果をもとに接着継手に繰返し負荷が作用する時の接着層損傷モデルの構築を行う。

Causes of Carryover

研究成果発表の為の学会発表を3名で予定していたが、2名の学会参加となり、予定していた旅費が余った。

Expenditure Plan for Carryover Budget

学会参加のための旅費として使用する。