付加切欠き構造による界面端部微小き裂の二重特異応力場低減と接着強度の制御

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本研究では，突合せ接着継手の界面近傍に円周切欠きを付与し，切欠き干渉効果によって界面端部特異場の強さの低減および接着強度の向上を目指している．２年目である本年は，JIS規格にあわせて試験片直径をφ15mmからφ12.5mmへ変更し，寸法効果について検討した．また，被着材をS45CからS35Cとし，接着面の粗さを制御した試験片を作製した．切欠き深さおよび接着層厚さを変更した接着試験片を作成し，引張試験により切欠き試験片の接着強度を測定した．その結果，接着層厚さが小さい範囲で，接着強度が切欠きなし試験片より向上する結果が得られた．また，接着層厚さによって接着強度が変化する傾向も，切欠き付与によって抑えることができることも示した．有限要素解析では，切欠きが深く，接着層厚さが薄い場合に大きく界面端部の特異応力が低下する傾向が得られ，切欠き付与によって接着端部の応力集中を大きく改善できることを示した．界面端部の特異応力場の比較のため，異なる形状の接着界面端部（重ね合せ継手）に微小なき裂を想定し，その応力拡大係数の解析を試みた．この結果，き裂長さが接着層厚さに対して相対的に小さい場合，その応力拡大係数は，き裂のない界面端部の特異応力場の強さによって決まることを示した（２重特異性）．このことは，切欠き付与とあわせて，界面端部形状まで工夫すれば，より接着強度の向上に資することができることを示唆している．また，接着剤の硬化の際の熱応力についても界面き裂の２重特異性について検討し，その結果は国際学術誌へ投稿し掲載された．