2021 Fiscal Year Annual Research Report
接着接合継手における超音波共振現象の解明と健全性評価原理の確立
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20K14614
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森 直樹 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00802092)
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2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 非破壊評価 / 接着接合 / 超音波 / ガイド波 / 共振 / 干渉 / 界面 / 機械材料・材料力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
接着接合の更なる普及に向けて，接着継手で生じる種々の超音波共振現象に着目した健全性評価法の確立を目指す研究を実施した．
第一に，2020年度に考案したガイド波による接着部の特性評価法に関して，シングルラップジョイント試験片に対する適用可能性を検討した．その結果，透過波成分の干渉により生じるスペクトルの極値分布から，接着部のせん断剛性を推定できることが示された．アルミニウム合金の接着試験片に対して本提案手法を適用したところ，サンディングの未実施や汚染物質の残留によって，せん断剛性の評価値が低下する結果となった．本検討で得られた研究成果をまとめた論文は，査読付きの国際学術誌で公開された．さらに，本研究で取り扱った接着不良が強度に及ぼす影響を調べるため，引張せん断試験による検討を実施した．強度は25%程度まで低下した結果となったが，今後さらに詳細な検討が必要であると考えている．
第二に，金属・樹脂接着継手に縦波を垂直入射した際の挙動について，理論的・実験的検討を行った．これは，異材継手に対する健全性評価法の研究であると同時に，昨年度まで実施していた系の一部に相当する金属・接着界面・接着剤の3層構造に対する基礎的検討ともいえる．実験の結果，超音波を金属側から入射した場合では金属層の共振の影響が反射スペクトルに現れたが，樹脂側から入射した場合では金属層と樹脂層の共振がそれぞれ反射スペクトルに出現した．このような現象が生じる原因を波動伝搬の理論解析により明らかとした．さらに，超音波を樹脂側から入射した場合の反射スペクトル分布の測定結果から，接着層の弾性係数と厚さの推定を行った．この研究によって，異材継手の超音波評価が可能であることを示すとともに，物理現象としての超音波共振に関して深い知見を得ることができたと考えている．
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