| 研究課題/領域番号 |
23K22634
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01363 (2022-2023)
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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 (2022-2023) |
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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 | 広島大学 |
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研究代表者 |
菅田 淳 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 名誉教授 (60162913)
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| 研究分担者 |
小山 敦弘 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (40324800)
曙 紘之 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (50447215)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
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| キーワード | 疲労 / 疲労き裂進展 / 接着接合 / 微視的観察 / 異材接合 / 摩擦攪拌接合 / 疲労き裂発生 / 微視的3次元観察 / 異材継手 / 疲労強度 / 破壊機構 / 接合技術 / 疲労損傷機構 / 疲労寿命評価 / 劣化機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
摩擦撹拌技術を援用した金属/FRP異材接合体を用いて，疲労き裂発生ならびにき裂進展挙動のナノスケール損傷その場観察を行い，異材接合体の疲労損傷発達機構を明らかにする．摩擦撹拌技術援用の金属/FRP異材接合体の強度特性は接合時のツールピンの回転数，押し込み速度，保持時間などに顕著な依存性を示すことが考えられるため，これらの条件を実験計画法により割り振った種々の異材接合体を用いて疲労試験ならびに内部損傷観察を行い，接合体の疲労損傷発達機構を明らかにすることで，その損傷発現を抑制する最適な接合技術の開発を行う．
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| 研究実績の概要 |
アルミニウム合金圧延材のFSSW継手の疲労強度に及ぼす板厚比の影響を調査した．板厚としては2mmと4mmを選択し，試験に供した．静的強度は，一般的に使用されるスポット溶接と比較してどの継手も同等レベルの強度であることが明らかとなった．断面観察より，プローブの左ねじ加工により鉛直方向への塑性流動が促進され，下板が巻き上げられ楔状に上板へ流入する様子（フッキング）が見られ，高い強度が得られる要因となっていることが明らかとなった．板厚が異なる継手の場合、厚板からツールを挿入すると，静的強度，疲労強度共に向上することが明らかとなった．しかし，下板のみ厚さを変えた場合にはそれぞれの強度に顕著な差は見られなかった．また，板厚の組み合わせによって破壊形態が変化することがわかった．高試験力振幅で負荷すると，薄い方の母材からき裂が発生し，その後板厚方向（上板が薄い場合は，板厚上方向．下板が薄い場合は，板厚下方向）へとき裂が進展し，薄い板の破断に至る傾向がある．低荷重振幅領域では，フッキングから発生したき裂が板厚方向上方に伝播し，上板の破断に至る傾向があることが明らかとなった．
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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
研究実績の概要に記入したように，当初の計画どおり摩擦攪拌ならびに接着接合材の疲労損傷機構の同定のための基礎的実験を得ることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年時実施した実験結果に基づき，さらなる疲労寿命延長のための，接合・接着条件について検討を行う．これまで用いてきた，材料の組合せに加えてアルミラウム合金/合金鋼の摩擦撹拌継手疲労損傷機構を明らかにすることを目的とする．また，接着剤についてはこれまでのエポキシ系に加えてウレタン系接着剤についても検討を行う．
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