| 研究課題/領域番号 |
21H01216
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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 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
橋村 真治 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (90290824)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021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 | マルチマテリアル / 機械的接合 / 高速打鋲 / 接合強度 / 疲労強度 / 機械接合 / リサイクル / 打鋲 / 締結力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年の二酸化炭素削減に伴う燃費改善要求に伴い，輸送機器では構造部材の軽量化のためにマルチマテリアル化が進められ，自動車をはじめとした輸送機器や家電においても，異種材料の高強度・高効率接合法が求められている．近年様々な優れた材料が開発されているが，それらを組立てるため接合技術がなければ，優れた機械や構造物は生まれない．
本研究では，マルチマテリアルの高速・高強度接合を可能にする高速打鋲技術を開発する．本研究では，らせん溝を有する鋲の高速に回転させながら打鋲することで，接合部材に締結力(締付け軸力)を生じさせると同時に，リサイクル性を飛躍的に向上した高速打鋲を実現する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，まず高速打鋲における塑性変形の力学的挙動と接合メカニズムを解明し，鋲の速度・運動エネルギーやらせん鋲の先端形状が，接合強度に及ぼす影響について調査した．その結果，塑性変形の力学的挙動と接合メカニズムについては，FEM解析による検討は十分に行えなかったが，実験的に変形挙動を把握し，最適な鋲形状を明らかにするとともに，接合強度を向上する方法を提案することができた．
次に，鋲を加速させながら鋲に高速回転を与えて，高強度・高速打鋲法の提案を目的に研究を実施したが，鋲を加速させながらの高強度・高速打鋲法は提案できなかった．しかし，鋲にトルクを与えることで疲労強度を向上できることを確認した．
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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，マルチマテリアル接合を目的とした高速打鋲接合に関する課題であり，接合強度と運動エネルギーの関係や，鋲先端形状と接合強度の関係を明らかにした．また高速打鋲時の被接合部材の変形が，接合強度にどのように影響をもたらすかも明らかにしており，本研究の成果は今後の高速打鋲接合研究の基盤をなす結果であると考えている．また本研究の成果によって，高速打鋲接合における接合強度を，以前の我々の研究における接合強度と比較して1.5倍程度まで向上できており，しかも安定した強度を得ることができている．その結果から，工業的価値も高く，今後の研究において社会的な普及も期待できると考えている．
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