| 研究課題/領域番号 |
19H02028
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
菅田 淳 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (60162913)
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| 研究分担者 |
小山 敦弘 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (40324800)
曙 紘之 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (50447215)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
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| キーワード | 疲労損傷機構 / 異材接合材 / 微視的観察 / き裂発生 / 疲労寿命評価 / 疲労き裂進展 / 微視的内部観察 / き裂進展 / マルチマテリアル / 摩擦攪拌接合 / 接着接合 / 疲労き裂発生 / 異材継手 / 疲労強度 / 破壊機構 / 接合技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
摩擦撹拌技術を援用した金属/FRP異材接合体を用いて，疲労き裂発生ならびにき裂進展挙動のナノスケール損傷その場観察を行い，異材接合体の疲労損傷発達機構を明らかにする．摩擦撹拌技術援用の金属/FRP異材接合体の強度特性は接合時のツールピンの回転数，押し込み速度，保持時間などに顕著な依存性を示すことが考えられるため，これらの条件を実験計画法により割り振った種々の異材接合体を用いて疲労試験ならびに内部損傷観察を行い，接合体の疲労損傷発達機構を明らかにすることで，その損傷発現を抑制する最適な接合技術の開発を行う．
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| 研究成果の概要 |
軽量マルチマテリアル接合材として，Al/CFRP，Al展伸材/Alダイカスト材については摩擦攪拌継手ならびに接着剤併用継手，鉄系接合体は接着接合継手を用いて疲労試験を実施し，その損傷機構解明を行った．いずれの材料も母材の接触部の界面先端からの疲労き裂発生が破壊の主要因子であることが明らかとなり，接着併用継手ではその弱部を強化できるため強度向上を実現できた．接着接合体においては，水劣化の影響を調査し，強度低下の一時因子は界面に生成される錆による界面強度低下であることが明らかとなった．2次的因子は接着剤本体の水劣化現象で，3週間程度の水浸漬でき裂進展速度が大幅に加速することが明らかになった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
軽量マルチマテリアル車体の実現のための異材接合継手の強度評価ならびに損傷機構の解明を行った．特に微視的連続観察により，接合体母材界面の先端部が弱部となりそれを起点としてき裂が発生し，その他の損傷と連成する損傷機構メカニズムが解明できた．また，接着剤については水劣化の影響を調べ，界面強度の低下と接着剤自信の劣化を分離して強度評価を行った結果は，これまでなく学術的意義は大きい．各種接合材についての損傷メカニズムが解明できたことにより，それらの発現を極力抑制する接合技術開発への指針を提案できたことは社会的意義も大きい．
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