| 研究課題/領域番号 |
20J21500
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 京都大学 (2021-2022)
東京工業大学 (2020) |
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研究代表者 |
松永 航 京都大学, 工学研究科, 助教
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 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 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 炭素繊維強化樹脂 / 接着接合 / 吸湿 / 電磁誘導試験 / 拡散解析 / ウィークボンド / 有限要素解析 / CFRP / 非破壊検査 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，電磁誘導を用いた非破壊検査法により，炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）部品の接着接合部に生じるウィークボンドの検出を試みる．ウィークボンドは，主に接着剤の吸湿，硬化不良で離型剤のＣＦＲＰ表面への残留で生じると考えられており，いずれの要因においても接着接合部において誘電率の変化が生じる．先行研究により，提案手法は，高周波の交流電圧を用いることで非導電性材料の誘電率を測定可能であることが報告されており，本研究では本手法を用いることでウィークボンドの検出を試みる．
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| 研究実績の概要 |
炭素繊維強化樹脂 (CFRP)接着接合部に生じるウィークボンドを検出可能な電磁誘導試験 (EIT)を開発するために，本年度は数値解析を用いてCFRP継手接着層の吸湿率の変化を算出した．
前年度までに，吸湿したCFRP接着継手にEITを適用した場合において，EITの出力には測定対象である接着層の誘電率の変化以外に，CFRPの厚さ，誘電率，導電率の変化が含まれていることを解析的に示した．このため，CFRP継手接着層の吸湿率を測定するためには，両者を区別する必要がある．本年度は，拡散解析を用いてCFRP接着継手全体の吸湿率変化とCFRP継手接着層の吸湿率変化の関係を算出し，間接的にCFRP継手接着層の吸湿率を算出可能な方法の構築を試みた．
まず，数値解析で必要な拡散係数を取得するために，一方向CFRPの吸湿試験を実施した．試験片の寸法が異なる一方向CFRPを複数用意し，試験片寸法と飽和吸湿率から拡散係数を算出した．
次に，前述した拡散係数を用いて，CFRP接着継手の拡散解析を行った．拡散を支配するFickの拡散方程式を解き，各吸湿時間における吸湿率の分布を算出した．前年度までに実施していたCFRP単独の吸湿試験の結果と，本解析から算出した吸湿率の推移を比較した．両者が良い一致を示したため，作製したプログラムの妥当性を示した．
最後に，作製したプログラムを用いて，CFRP接着継手全体の吸湿率と，CFRP継手接着層の吸湿率の関係を算出した．本結果を用いることで，CFRP接着継手全体の吸湿率とEITの出力の関係を取得すれば，CFRP継手接着層の吸湿率を定量的に算出することが可能となる．本手法は，吸湿初期の吸湿率も測定可能であることから，EITを用いてCFRP継手接着層に吸湿により生じたウィークボンドを検出可能な方法を構築できたと言える．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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