| 研究課題/領域番号 |
19H02448
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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26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
大窪 和也 同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)
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| 研究分担者 |
小武内 清貴 同志社大学, 理工学部, 准教授 (30614367)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
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| キーワード | 炭素繊維強化複合材料 / 接合 / 面内および面外荷重 / 微細繊維 / き裂進展 / じん性 / 応力緩和現象 / 設計規準 / 耐久性 / 接着強度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では平板を用いた２次元的に単純な継手構造だけではなく，CFRP（炭素繊維強化プラスチックス）を用いた実用的に広範囲な種別の接合構造を想定し，その全般を含むような接合構造の強度設計手法とその設計規準を社会に提唱すると共に，その長期使用に対する疲労耐久性を高めるための新技術を社会に提供し，当該の学術・産業分野に貢献する事を目的とする．本研究の独自技術として，CFRP内部の界面強度，および界面じん性値と締結部の全体強度との関係を誘導し，実験測定と共に汎用的な定式化を行う．さらに面外荷重を受ける接合構造部に，継手部本体と微細繊維を一体化させる独自の強化機構を設ける事を行う．
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| 研究成果の概要 |
研究計画調書に従い，CFRTP（炭素繊維強化熱可塑プラスチックス）と金属材との接合構造の強度改善技術を社会に提唱する事を目的とした．微細ガラス繊維を内部に含有させた締結カラーの併用効果を利用する技術開発を行った．研究の結果，締結カラーに添加するガラス繊維の繊維長と添加率や，被締結材に一旦挿入した熱可塑性樹脂カラーの再溶融温度，および厚み方向の加圧の最適条件を検討する事によりいわゆる線形ニーポイント後の耐性を改善し，本研究の条件ではボルト締結板の引張せん断破損荷重を，カラーを用いず切削加工のみにより開孔したボルト穴を用いる場合のそれに比べて，最大73%向上させる事ができる技術を提案した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では対象とした接合構造の数値上の強度改善を得ただけではなく，その改善を得た技術的根拠を明らかにした．すなわち本手法ではカラーに添加したガラス繊維が被締結部に適切に干渉し，ボルト穴の機械的切削加工時に生じた微細き裂を起点とするき裂の進展を抑制すると共に，たとえ被締結部が脆性的であっても，面圧破壊後に生じた厚み方向のき裂開口変位を抑制する事で隣接する位置での新たなき裂の発生を防止し，締結部が線形性を失った後にも反力を増加させ，部材全体としての変形能を改善させる事を明らかにした．今後に応用できるこの知見の提示を研究成果の学術意義とし，改善効果を期待できる点で技術社会的意義を有すると考える．
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