2021 Fiscal Year Annual Research Report
Interfacial Strength Evaluation of Adhesive Joints under Ultra-high Loading Rate and Elucidation of Fracture Mechanism
| Project/Area Number |
21H01217
|
|---|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Research Institution | Chuo University |
|---|
Principal Investigator |
米津 明生 中央大学, 理工学部, 教授 (40398566)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| Keywords | 接着強度 / ひずみ速度依存性 / レーザー衝撃試験 / 接合界面 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
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（1）LaSATの改良，（2）エポキシ系樹脂接着剤の接着強度評価，（3）スプリットホプキンソン棒（SHB）法による接着強度評価 を行った．（1）では，エネルギー吸収層や治具の改良を施すことで安定した強度測定を実現し，（2）において厚さ100umの接着剤とアルミニウム合金の接合体に対する接着強度評価に成功した．これらの成果は，国内学会，国際会議，学術論文（査読付き）にて公表できた．なお，LaSATのひずみ速度は別途行った衝撃波解析から約10^6[1/s]であることが明らかとなっており，従来研究には無い超高速破壊の領域に相当する．そこで他のひずみ速度域である（3）SHB試験の検討も始めた．このひずみ速度は，10^3-10^4[1/s]であり，LaSATよりかは低い領域であることから，これらのデータとも比較して，広範囲はひずみ速度に対する接着強度評価を実施できた．なお，SHBの試験片作成や軸出しなどを検討することで，SHBの接着強度評価が安定して行えるようになった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の核となるLaSATの基盤を構築することができ，エポキシ系接着剤の接合強度の評価が行えた．また，その他のひずみ速度の試験法であるSHB法も確立できた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
接着強度のひずみ速度依存性を評価するために，LaSATおよびSHBの実験を拡充していくとともに，分子動力学計算を用いて分子鎖の変形過程を解明することで，接着破壊のメカニズムを明らかにする．さらには，繰返し荷重を加えた疲労試験の実施や，界面の処理（表面処理）を行うことによる接着強度の向上法に関する検討も進めることで，本研究課題を達成する予定である．
|
