金属-CFRP接着継手疲労き裂進展における接着剤粘弾性特性の影響に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750104
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 于 強 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (80242379)
• キーワード: 接着継手 / 疲労強度 / 界面き裂 / 応力拡大係数 / き裂進展 / 粘弾性

研究概要

本研究は金属-CFRP接着継手の界面き裂の応力拡大係数の解析および疲労き裂進展試験を行い、接着継手の接着層におけるき裂進展のメカニズムを検討し、き裂進展速度に対する接着剤の粘弾性特性を定量的に調べ、接着剤の粘弾性効果を考慮したき裂進展の評価則を確立することを目的とする。上記研究目的を達成するために、平成9年度では所定の研究を行い、次のような成果が得られた。
(1)接着継手の接着層に生じる界面き裂の有限要素法解析を行い、応力拡大係数に対する荷重形態、継手形状、寸法およびき裂大きさの影響について調査した。その結果接着継手の界面き裂の応力拡大係数はほとんど継手の形状、き裂の大きさに影響されないことが確認された。
(2)(1)の解析結果に基づいて、金属-CFRP単純重ね合わせ接着継手の形状および疲労強度試験の試験条件を設定し、繰返し引張せん断荷重を受ける接着継手の疲労強度試験を行い、接着層におけるき裂の発生寿命およびき裂の進展のメカニズムを調査し、界面き裂の発生および進展は接着剤と接着材の界面において起こっていることを明らかにした。
(3)常温において接着継手の界面き裂進展速度に対する周波数の影響を調べるために、30Hz、10Hz、1Hzと0.1Hzで疲労き裂進展試験を行い、界面き裂の進展に対して周波数の影響を明らかにした。
(4)(2)と(3)で得られた解析結果および実験結果を用いて周波数の影響を考慮した接着継手の界面き裂の進展評価則を確立した。

研究成果

• [文献書誌] Shiratori,M. and Yu,Q.: "Life Assessment of Solder Joint" Advances in Electronic Packaging,ASME. EEP-Vol.19-2. 1471-1477 (1997)
• [文献書誌] 柏村、白鳥、于: "統計的最適化手法におけるばらつきと構造信頼性の評価" 日本機会学会論文集(A編). 63-610. 1348-1353 (1997)
• [文献書誌] Yu,Q., Shiratori,M., and Kojima,N.: "Frtigue Crack Propagating Evaluation of Microelectronics Solder Joints" Advances in Electronic Packaging,ASME. EEP-Vol.19-2. 1445-1450 (1997)
• [文献書誌] Yu,Q., Kashiwamura,T., Shiratori,M, and Satoh,K.: "Reliability and Structure Optimization of BGA Packages" Advances in Electronic Packaging,ASME. EEP-Vol.19-2. 1761-1765 (1997)
• [文献書誌] Yu,Q.and Shiratori M.: "Fatigue-Strength Prediction of Micro-electronics Solder Joints Under Thermal Cyclic Loading" IEEE Trans.Comp.,Hybrids,Manufact.Technol.Vol.20,no.2,. 266-273 (1997)