Interfacial Strength Evaluation of Adhesive Joints under Ultra-high Loading Rate and Elucidation of Fracture Mechanism

超高加载速率下粘接接头的界面强度评估及断裂机制的阐明

• 批准号: 21H01217
• 负责人: 米津 明生
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01217/
• 关键词: 接着強度; ひずみ速度依存性; レーザー衝撃試験; 接合界面; 接着接合体; 衝撃破壊; レーザー衝撃波; ナノ・マイクロ材料力学; 分子動力学法

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LaSATを用いてエポキシ系樹脂接着剤の接着強度評価および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．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，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のSHB試験の結果と比較した．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，総合的に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．その結果，超高速領域では５倍以上の接着強度を発現することが明らかとなった．また分子動力学法を用いてその強度発現メカニズムについて考察した．さらに，界面の劣化（水分による強度低下）に関する検討も進めた．

The development of high speed conveyor technology for dissimilar materials bonding (high speed impact bonding), the importance of interface strength under impact load and interface fatigue strength under return load. The purpose of the present invention is to construct a method for quantitatively evaluating the impact strength (adhesion strength) of the resin and metal interface by applying high impact force to the resin. This method is called Laser Shock Adhesion Test (LaSAT), and this year, the applicant is invited to apply for LaSAT. The adhesive strength evaluation of the resin adhesive is carried out by the Laser Shock Adhesion Test (SHB) method. Joints with a thickness of 100um were successfully evaluated for their joint strength. The results were published in domestic societies, international conferences, academic papers (research papers). The velocity of LaSAT is about 10^6[1/s], and the shock wave analysis is about 10^6[1/s]. The results of SHB tests in different velocity domains are compared. The speed of the vehicle is 10^3-10^4[1/s]. The speed of the vehicle is 10^3-10^4[1/s]. The speed of the vehicle is 10^3- 10^4 [1/s]. As a result, more than 5 times the bonding strength appears in the ultra-high speed field. Molecular dynamics method is used to investigate the intensity of the reaction. In addition, the interface degradation (moisture content and strength reduction) is related to the improvement of the interface.

项目成果

Development of Adhesion Evaluation Method for Metallic Nano Films by Using Laser Shock-wave Adhesion Test

激光冲击波附着力测试金属纳米薄膜附着力评价方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Shotaro Yasuda;Takeru Miyagawa，Akio Yonezu
• 通讯作者: Takeru Miyagawa，Akio Yonezu

薄膜密着強度評価方法及び薄膜密着強度評価装置

薄膜密合强度评价方法及薄膜密合强度评价装置

• 发表时间: 2022

研究室HP

实验室HP

分子動力学法によるアルミニウム合金の表面改質と接着強度に関する検討

分子动力学方法研究铝合金表面改性及结合强度

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口 飛鳥;大熊 祐一;奥田 花也;山本 一平;福地 里菜;西野博貴，篠崎彰宏，細谷優一，米津明生
• 通讯作者: 西野博貴，篠崎彰宏，細谷優一，米津明生

スプリット・ホプキンソン棒(SHB)法による接着強度とひずみ速度依存性の評価

使用分裂霍普金森杆 (SHB) 方法评估粘合强度和应变率依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Ibaraki;K. Fukuda;M.M. Alam;S. Morita;H. Usuki;N. Otsuki;H. Yoshioka;篠崎彰宏，西野博貴，木本佳克，山田浩之，米津明生
• 通讯作者: 篠崎彰宏，西野博貴，木本佳克，山田浩之，米津明生