| 研究課題/領域番号 |
23K20905
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01217 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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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 | 中央大学 |
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研究代表者 |
米津 明生 中央大学, 理工学部, 教授 (40398566)
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| 研究分担者 |
小島 朋久 中央大学, 理工学部, 助教 (70802734)
山田 浩之 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (80582907)
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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 |
交付 (2024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)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
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| キーワード | 接着強度 / ひずみ速度依存性 / レーザー衝撃試験 / 接合界面 / ナノ・マイクロ材料力学 / 接着接合体 / 衝撃破壊 / レーザー衝撃波 / 分子動力学法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
各種輸送機の軽量化と高速化を支える異種材料接合技術（マルチマテリアル化）の発展により高速衝撃下における材料接合性（強靭な接着性），すなわち衝撃負荷における界面強度やその繰返し負荷下の界面疲労強度の重要性が高まりつつある．本課題では，高出力パルスレーザー照射によって局所的に高い衝撃力を付与することで，接着樹脂と金属界面の衝撃強度（接着強度）を定量評価する方法を構築する．この方法をLaser Shock Adhesion Test（LaSAT）と呼ばれており，エポキシ系樹脂接着剤を対象とし，スプリットホプキンソン棒（SHB）法による接着強度評価を含めて，接着強度の広範囲な速度依存性を明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
各種輸送機の軽量化と高速化を支える異種材料接合技術（マルチマテリアル化）の発展により高速衝撃下における材料接合性（強靭な接着性），すなわち衝撃負荷における界面強度やその繰返し負荷下の界面疲労強度の重要性が高まりつつある．本課題では，高出力パルスレーザー照射によって局所的に高い衝撃応力を付与することで，接着樹脂と金属界面の衝撃強度（接着強度）を定量評価する方法を構築することを目的としている．この方法をLaser Shock Adhesion Test（LaSAT）と呼ばれており，本年度は申請者がこれまでに開発してきたLaSATを用いてエポキシ系樹脂接着剤の接合強度とそれに及ぼす表面処理の影響を調べた．シラン処理を施すことで強度上昇する点，また分子動力学法を用いて接着強度発現機構を検討した．さらに炭素繊維複合材料（CFRP）における接着強度評価を行った．8層と16層のCFRPを準備して，その表面にエポキシ系接着剤を塗布した接着構造体を作成した．剥離損傷を観察しやすくするために，片側接着の試験片で検討した結果，あるレーザーエネルギーで界面剥離をすることが分かった．そして，その現象に対応した有限要素解析を行い，LaSATによる衝撃波の伝播挙動や剥離発生強度を推定した（例えば，On The Delamination of CFRP and Epoxy Adhesive Interface Using Laser Shock Adhesion Test (LaSAT), アメリカ機械学会IMECE2023プロシーディングス）．CFRPの積層構成の依存性なども含めて，LaSATの適用性を検討している状況である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定通り進めている．LaSAT装置は完成し，様々な材料評価へ展開しつつある．その一つとして接着強度上昇のための表面処理の影響やそのほかの材料（CFRPなど）の検討も進めており，随時成果発表も行っている．
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| 今後の研究の推進方策 |
CFRPやアルミニウム合金などの軽量材料を対象として，その接着剤の密着強度に対する負荷速度（衝撃負荷）の影響を系統的に調べる予定である．そのためにスプリットホプキンソン棒（SHPB）法などの中ひずみ速度の場合についても検討し，本開発したLaSATの結果と比較して，広範囲なひずみ速度に対応する密着強度を評価する．さらに，剥離進展に関しても重要なため，LaSATに対する剥離進展の力学的検討，またその他ではDCB法といった界面の亀裂進展試験を実施して，破壊靭性とその速度依存性も評価する予定である．
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