2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of riveting method for disimmilar joint of fiber reinforced composite material sheet and metal sheet
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17K06123
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
海津 浩一 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50177317)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 異種材継手 / 打抜き / 継手強度 / 座面圧力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究１年目の昨年度は、打抜きリベット締結法により、繊維強化複合材料のCFRP（カーボン繊維強化複合材料）と短繊維を用いたGFRP（ガラス繊維強化複合材料）を用い、それぞれの複合材料板とアルミニウム合金A6061薄板をアルミニウム合金A7075のリベットであらかじめ穴あけ加工することなく締結できることを明らかにした。しかしながら、 CFRPとA6061の継手ではリベットでCFRPを打抜く際に打抜き穴の縁で小さな層間剥離が生じた。この締結部周辺のCFRPの損傷域を小さくすることにより継手性能を向上させる必要があることが明らかになった。研究２年目の本年度は、衝撃試験機を用いることにより、衝撃荷重によるリベットの薄板への打込みにより、打抜き穴の状態を検討し、問題となったCFRPの損傷域を小さくすることを目標にしていた。しかしながら、年度当初に衝撃荷重の測定装置が修理不能の故障を起こし、新たな測定装置との入れ替えや測定システムの整備に時間がかかり、衝撃試験を行うことができなかった。そのため、衝撃試験の準備とともにCFRPの締結部周辺の損傷を抑えるため、リベット軸先端の形状を変える方法や打抜き時の薄板のだれやばりの発生を抑える目的で打抜き前に打抜き部分の上下をワッシャーで挟むことで薄板の変形を抑える方法を検討した。それらの結果から、どちらの場合もCFRPの損傷域の大きさはほとんど変わらなかったが、ワッシャーを用いると打抜き穴周辺だけでなく、広い範囲にわたって締め付け力を薄板に作用できるため継手強度が向上することが分かった。このことからCFRPに小さな損傷域が生じていても高い締め付け力（座面圧力）を作用させればCFRPの損傷域からのき裂進展を抑え、継手強度を向上させられることを確認できた。GFRPに関しては打抜き穴周辺に損傷はなく、ほぼ目標の継手強度を得られていることも確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究１年目に、打抜きリベット締結法により、繊維強化複合材料のCFRPとGFRPを用い、それぞれの複合材料板とアルミニウム合金A6061薄板をアルミニウム合金A7075のリベットであらかじめ穴あけ加工することなく締結できること、作製できたどちらの継手も高い継手強度を有していることを明らかにした。したがって、研究初年度の進捗状況はほぼ計画通りであった。研究２年目の本年度は、衝撃試験機を用いることにより、衝撃荷重によるリベットの薄板への打込みが締結状態にどのような影響があるのかを明らかにすることを計画していたが、年度当初に衝撃荷重の測定に必要な装置が故障し、修理不能なことが明らかになったため、新たな測定装置を準備した。しかしながら、衝撃荷重を安定して測定することが難しく、調整に時間を取られ、衝撃試験を本格的に行うことができなかった。年度末に衝撃荷重とその時のリベットの押込み量を測定できる装置類の整備ができたため、研究３年目の次年度は衝撃荷重を用いたリベットの打込みによる継手の締結実験に取り組む。このような当初には予想していなかった測定装置の故障のため、本年度の進捗状況はやや遅れていると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
準静的荷重によるリベットの打込みを行い、繊維強化複合材料（CFRP、GFRP）とアルムニウム合金の異種材継手を作製すると高い継手強度が得られたが、CFRPについては打抜き穴周辺に小さな層間剥離が発生していることから良好な打抜き穴が得られていないと考えている。そのため、今後は、打抜き穴周辺の損傷域を減少させる効果が期待できる衝撃荷重によるリベットの薄板への打込みが打抜き穴の状態にどのような影響を及ぼすかを明らかにする。これまでは、衝撃荷重の測定装置に問題が生じていたが、現在のところ、衝撃試験を実施するために必要なレーザ変位計と衝撃荷重の測定装置も準備ができたので、測定に関する機器は一通りそろったことになる。今後の具体的な方針として、準静的荷重によるリベットの打込みによる継手の締結実験と衝撃荷重によるリベットの打込みによる継手の締結実験で作製したCFRPとA6061およびGFRPとA6061の異種材継手に関して、それぞれの継手強度と疲労強度ならびにそれぞれの打抜き穴の状態を詳細に調べ、衝撃荷重によるリベットの打込みに損傷域を小さくできる効果や打抜き穴の加工状態を改善できる効果があるのかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
本年度は、衝撃荷重の測定装置が故障したことなどから、衝撃荷重を用いたリベットの薄板への打込みによる継手の締結実験が実施できず、準静的荷重によるリベットの薄板への打込みによる継手の締結実験のみを行った。そのため、当初に計画していた実験用材料の購入費が少なくなった。次年度は、準静的荷重によるリベットの薄板への打込みによる継手の締結実験と衝撃荷重を用いたリベットの薄板への打込みによる継手の締結実験の両方を行うため、両方の実験に使用する材料の購入に次年度使用額を使用する計画である。
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