| 研究課題/領域番号 |
21K03818
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18030:設計工学関連
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
小田 和広 大分大学, 理工学部, 教授 (50280459)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 接着強度 / 突合せ継手 / 切欠き / 干渉効果 / 応力特異性 / 界面 / 接着接合 / 特異応力場 / 切欠き干渉効果 / 二重特異性 / 特異応力 / 界面き裂 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
軽量化や省エネルギーのため，異種材料の接着接合構造はキーテクノロジーのひとつとして幅広い分野で普及しており，その高強度化が急務となっている．接着接合構造の強度上の最弱部は界面端部に生じる応力集中であり，界面端部の特異応力場が界面破壊を支配している．本研究では，界面端部に発生した直後の微小き裂の挙動を定量的に解明するとともに，接合界面近傍に設けた付加切欠きによる接着構造の高強度化を検討する．付加切欠きの位置・形状によって界面特異応力分布が変化するため，破壊強度を制御できる可能性がある．
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| 研究成果の概要 |
接着接合の強度上の最弱部は界面端部に生じる応力集中であり，界面端部特異応力状態が接着接合構造の破壊を主に支配している．本研究では，接合界面近傍に付加的な切欠きを設けることで界面端部特異応力場を低減し，それによる接着接合構造の高強度化手法について検討する．あわせて，切欠き位置・形状の違いによる界面応力分布の変化や界面端部に発生した直後の微小き裂の挙動を定量的に解明し，破壊挙動を制御できる可能性についても検討する．本研究は，界面端部特異場の干渉効果という力学的原理に基づく手法であるため，現場技術者への普及が容易であることが利点である．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
接着接合においては，必ず接着界面端部に特異応力場が生じるため，応力集中の無い本来の接着強度を得ることは困難であった．界面端特異場を減少させる方策として，材料組合せや界面形状の変更によって特異性を消失させる理論的な方法は考察されているものの，特異応力場を消失させた接着強度を実証した研究例は見当たらず，本研究で得られた接着強度は，世界的にも初めての研究成果である．応力集中の無い試験片で得られた接着強度は，接着層厚さに依存せず，突合せ接着継手の最大強度であり，通常の突合せ継手で得られる強度との関係性も示している．
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