| 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, 総合生産科学研究科(工学系), 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) |
2024-04-01 – 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 |
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 | マルチマテリアル接合 / 摩擦攪拌接合 / 接着接合 / 疲労き裂発生 / 疲労き裂進展 / 疲労寿命評価 / 微視的観察 / 疲労損傷機構 / 異材接着接合 / ウレタン接着剤 / 温度効果 / 繰返しJ積分範囲 / 疲労 / 異材接合 / 微視的3次元観察 / 異材継手 / 疲労強度 / 破壊機構 / 接合技術 / 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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| 研究成果の概要 |
軽量マルチマテリアル接合材として，Al/CFRP，Al展伸材/Alダイカスト材を対象として摩擦攪拌継手ならびに接着剤併用継手を用いて疲労試験を実施し，その損傷機構解明を行った．いずれの材料も母材の接触部の界面先端からの疲労き裂発生が破壊の主要因子であることが明らかとなり，接着併用継手ではその弱部を強化できるため強度向上を実現できた．また，CFRPに対してはウレタン接着継手の疲労損傷機構解明を行った．疲労き裂は接着端部から早期に発生し，接着剤内部を薄層凝集破壊で進展するとこが分かった．疲労寿命はき裂進展寿命が支配的で有り，き裂進展速度は繰返しJ積分範囲で評価されることが明らかとなった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
軽量マルチマテリアル車体の実現のための異材接合継手の強度評価ならびに損傷機構の解明を行った．微視的連続観察により，摩擦攪拌接合では接合体母材界面の先端部が弱部となりそれを起点としてき裂が発生し，その他の損傷と連成する損傷機構メカニズムが解明できた．また，ウレタン接着接合では，接着剤内部を薄層凝集破壊で進展するとこを明らかにし，支配力学パラメータの同定を行っており，学術的意義は大きい．各種接合材についての損傷メカニズムが解明できたことにより，それらの発現を極力抑制する接合技術開発への指針を提案できたことは社会的意義も大きい
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