2016 Fiscal Year Research-status Report
界面に沿って伝搬する超音波を用いた接着界面の性状評価
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16K06749
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
長 秀雄 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60296382)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 接着性状 / 異種接合 / 弾性波 / 界面波 / 非破壊評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
異材接合としてガラス/Al合金を透明な高分子系接着剤で接合し、その界面を伝搬する弾性波（界面波）の挙動の計測および数値計算を用いた評価を行った。特に今年度はガラスを使用することで接着界面を伝搬する波動をレーザドップラー振動計で直接観察を行い、数値計算結果との比較を行った。以下のことが実験および数値計算で確認できた．1）異材接合界面でも、同種材の接合界面と同様に対称モードと非対称モードの界面波が伝搬する。2）接着層が0.1㎜程度の場合、低周波側の対称モードの減衰が大きく、厚くなるにつれて減衰の程度は小さく，非対称モードの減衰は接着層の厚さに依存しない．
接着剤の硬化過程を界面波を用いて観察を行ったところ、異種接合材では各モードの伝搬速度は硬化開始直後から上昇し、その後上昇と下降を繰り返しながら一定値に収束していた。一方、同種接合材では振動することなく一定値に収束しており、その違いについては今後数値計算を用いて検討する予定であるが、いずれの場合も硬化時には速度が上昇すること、硬化完了時にはある速度に収束することから硬化状態の評価が可能であると思われる。また、伝搬速度が収束したタイミングで硬化がほぼ完了していると予想される。
一般的な接合材は不透明であるため界面波を直接計測できず、界面を通過後の波動によって評価する必要がある。しかし、界面通過後の波動には2つのモードが存在しており、詳細な評価にはモードの抽出が必要となる。そこで界面通過後の波動の評価を行った。界面通過後の波動には時間軸上の2つの波束が観察され，短時間側の波束は対称モード，長時間側のそれは非対称モードの特徴が観察された．そこで，長時間側の波束を用いて接着剤の硬化過程の観察を行った，その結果，硬化度に伴う速度分散は，界面を直接観測した場合と子なっていることからこの点についても数値計算でその現象を明らかにする予定である．
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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
現状はモデル試験片を用いた接着界面を伝搬する界面波の直接計測に成功しており，当初予定していた実験内容をほぼ終了している．また，数値計算モデルの作成も終了しており，冠絶接合状態（界面において変位と応力が連続する状態）での界面波の伝搬挙動が数値計算と実験でおおむね一致していることも確認している．上記のように2017年度以降の研究において基礎となる部分のデータ取得および解析手法の確立をほぼ終えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
金属/高分子材およびアルミ合金/鋼などの異種材料の接合材を作成し，接合界面を伝搬する界面波の伝搬挙動を実験および数値計算の両面から検討する．また，接着性状が悪い接合体を作成し，接合の良否による界面波の伝搬挙動を実験的に明らかにするとともに，数値計算において接合状態を表現できる境界条件を導入し，実験結果との対等を検討する．その結果に基づいて接合状態を示すパラメータの抽出を行う．また，被接合材厚さを薄くした場合におけるラム波と界面波の関係についても議論する予定である．
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた光学部品およびセンサの一部は，研究室内で所有していた用品を用いて計測することが可能であったため，それに対応する金額分は使用しなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
これらの費用については試験片の作成費用や周波数を変えた試験を次年度以降に予定していることから，これらの購入費用に充てる．
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