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2021 年度 実績報告書

接着接合継手における超音波共振現象の解明と健全性評価原理の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20K14614
研究機関大阪大学

研究代表者

森 直樹  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00802092)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード非破壊評価 / 接着接合 / 超音波 / ガイド波 / 共振 / 干渉 / 界面 / 機械材料・材料力学
研究実績の概要

接着接合の更なる普及に向けて,接着継手で生じる種々の超音波共振現象に着目した健全性評価法の確立を目指す研究を実施した.
第一に,2020年度に考案したガイド波による接着部の特性評価法に関して,シングルラップジョイント試験片に対する適用可能性を検討した.その結果,透過波成分の干渉により生じるスペクトルの極値分布から,接着部のせん断剛性を推定できることが示された.アルミニウム合金の接着試験片に対して本提案手法を適用したところ,サンディングの未実施や汚染物質の残留によって,せん断剛性の評価値が低下する結果となった.本検討で得られた研究成果をまとめた論文は,査読付きの国際学術誌で公開された.さらに,本研究で取り扱った接着不良が強度に及ぼす影響を調べるため,引張せん断試験による検討を実施した.強度は25%程度まで低下した結果となったが,今後さらに詳細な検討が必要であると考えている.
第二に,金属・樹脂接着継手に縦波を垂直入射した際の挙動について,理論的・実験的検討を行った.これは,異材継手に対する健全性評価法の研究であると同時に,昨年度まで実施していた系の一部に相当する金属・接着界面・接着剤の3層構造に対する基礎的検討ともいえる.実験の結果,超音波を金属側から入射した場合では金属層の共振の影響が反射スペクトルに現れたが,樹脂側から入射した場合では金属層と樹脂層の共振がそれぞれ反射スペクトルに出現した.このような現象が生じる原因を波動伝搬の理論解析により明らかとした.さらに,超音波を樹脂側から入射した場合の反射スペクトル分布の測定結果から,接着層の弾性係数と厚さの推定を行った.この研究によって,異材継手の超音波評価が可能であることを示すとともに,物理現象としての超音波共振に関して深い知見を得ることができたと考えている.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Tangential bond stiffness evaluation of adhesive lap joints by spectral interference of the low-frequency A0 Lamb wave2022

    • 著者名/発表者名
      Mori Naoki、Wakabayashi Daichi、Hayashi Takahiro
    • 雑誌名

      International Journal of Adhesion and Adhesives

      巻: 113 ページ: 103071

    • DOI

      10.1016/j.ijadhadh.2021.103071

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 金属・樹脂接合平板に対する超音波反射スペクトルの検討2022

    • 著者名/発表者名
      岩田優佑,森 直樹,林 高弘
    • 学会等名
      日本機械学会 関西学生会2021年度学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] 平板段差部に斜角入射したガイド波の三次元反射・透過特性解析2022

    • 著者名/発表者名
      豊田純也,森 直樹,林 高弘
    • 学会等名
      日本機械学会 関西学生会2021年度学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] シングルラップ接着継手におけるラム波の透過スペクトル特性2021

    • 著者名/発表者名
      森 直樹,若林大智,林 高弘
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2021 材料力学カンファレンス
  • [備考] 大阪大学 大学院工学研究科 機械工学専攻 材料評価工学研究室

    • URL

      http://www-nde.mech.eng.osaka-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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