Clarification of damage behavior for dissimilar friction stir welding by hybrid measurement of dissipated energy and strain

• Project/Area Number: 21K14043
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Ogawa Yuki 神戸大学, 工学研究科, 助教 (50880788)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 疲労 / 接合 / 非破壊評価 / 赤外線 / 散逸エネルギ / 疲労強度 / 接合継手

Outline of Research at the Start

高強度かつ長寿命化を実現する異材摩擦攪拌接合継手の創製に必要となる，継手のマクロからミクロまでの損傷メカニズムの俯瞰的な解明を行う．異材接合継手の強度特性は，複雑な接合構造や接合条件に依存するため，ミクロな損傷挙動を捉える散逸エネルギと継手外部のひずみ場を融合したハイブリッド計測法を構築し，異材接合継手特有の複雑な接合構造や負荷様式を考慮した損傷挙動の時間的変化を捉える評価手法を構築する．

Outline of Final Research Achievements

A hybrid measurement that combines the dissipated energy capturing the micro damage behavior and the strain outside the friction stir welded joint with high strength and long life. was developed to clarify the damage behavior of the joint in macro and micro levels. This study developed an evaluation method that captures the temporal variation of damage behavior caused by the complex welded structures unique to dissimilar welded joints.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で構築した評価手法により捉えた継手の損傷挙動における時間的変化を接合条件にフィードバックすることで，高強度・長寿命を実現する接合条件の最適化を実現し，マルチマテリアル構造を担う接合技術の革新を目指す．

Research Products

• [Journal Article] Fatigue Limit Estimation Based on Dissipated Energy of Butt Laser-Welded Joints (2024)
  • Author(s): Yamamoto Takumi、Ogawa Yuki、Hayashi Miu、Kadoi Kota、Shiozawa Daiki、Sakagami Takahide
  • Journal Title: Engineering Proceedings Volume: 51 Pages: 47-47
  • DOI: 10.3390/engproc2023051047
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ハイテン鋼を母材とするレーザ溶接継手の 散逸エネルギ計測に基づく疲労強度評価 (2024)
  • Author(s): 樋口花摘 , 山本拓実 , 小川裕樹 , 林美佑 , 門井浩太 , 塩澤大輝 , 阪上隆英 , 久保司郎
  • Organizer: 日本機械学会 関西支部 2023年度関西学生会卒業研究発表講演会
• [Presentation] Al合金/鋼板異材FSW継手の散逸エネルギに基づく疲労強度評価 (2023)
  • Author(s): 肥田木天悠 , 岩谷直樹 , 林美佑 , 小川裕樹 , 塩澤大輝 , 阪上隆英
  • Organizer: 日本材料学会 第72期通常総会・学術講演会
• [Presentation] Evaluation of fatigue strength by dissipated energy of dissimilar FSW joints of aluminum alloy and steel sheets (2023)
  • Author(s): Tenyu Hidaki , Naoki Iwatani , Yuki Ogawa , Miu Hayashi , Daiki Shiozawa , Takahide Sakagami
  • Organizer: 13th International Fatigue Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高強度鋼を母材とするレーザ溶接継手の散逸エネルギ計測に基づく疲労強度評価 (2023)
  • Author(s): 樋口花摘 , 山本拓実 , 小川裕樹 , 林美佑 , 門井浩太 , 塩澤大輝 , 阪上隆英
  • Organizer: 日本材料学会 第21回破壊力学シンポジウム
• [Presentation] 散逸エネルギに基づくAl合金/鋼板異材FSW継手の疲労強度評価 (2023)
  • Author(s): 肥田木天悠，岩谷直樹，小川裕樹，阪上隆英，塩澤大輝
  • Organizer: 日本機械学会 関西支部 2022年度関西学生会卒業研究発表講演会
• [Presentation] Al合金を母材とするFSW継手の散逸エネルギに基づく疲労強度評価 (2022)
  • Author(s): 立林寛也，岩谷直樹，塩澤大輝，小川裕樹，阪上隆英
  • Organizer: 日本材料学会 第71期通常総会・学術講演会
• [Presentation] 散逸エネルギ計測に基づいたAl合金FSW継手の疲労強度評価 (2022)
  • Author(s): 立林寛也，岩谷直樹，塩澤大輝，小川裕樹，阪上隆英，行武栄太郎
  • Organizer: 日本材料学会 第35回疲労シンポジウム
• [Presentation] 散逸エネルギ計測に基づいた摩擦撹拌接合材の疲労強度評価 (2022)
  • Author(s): 立林寛也，岩谷直樹，塩澤大輝，小川裕樹，阪上隆英
  • Organizer: 日本機械学会関西支部 関西学生会2021年度学生員卒業研究発表講演会