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新連載

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新連載
第1回
新
接着剤接合面における
応力分布の特徴
連 載
九州工業大学
野田 尚昭* 佐野 義一* 高瀬 康*
有明工業高等専門学校 掘田 源治*
*のだ なおあき:工学研究院機械知能工学研究系 教授
**さの よしかず:同 支援研究員
***たかせ やすし:同 技術専門職員
****ほった げんじ:機械工学科 教授
して実験結果を整理した結果である2)。図 2 より,
はじめに
接着強度は接着厚さに依らず特異応力場の強さ=
一定で表現される。すなわち,同じ試験方法(こ
工業製品の多くで接着剤による接合が頻繁に使
の場合の接着接合板(図 1 ⒝)による評価)であれ
用されている。その応用範囲は広く,航空・宇宙
ば,被着材と接着剤が決まれば,接着強度が一義
産業をはじめ自動車産業や造船業などさまざまな
産業で使用されている。図 1 ⒝は接着接合板(図
的に決まるので,設計者にとってきわめて有益で
ある。このような特異応力場の強さ K に注目する
1 ⒜)において,接着強度が接着厚さによってど
強度評価法は,き裂材の強度評価に広く用いられ
のように変化するかを実験より求めたものであ
ており,破壊力学の手法として知られている。本
る 。図示するように接着強度は接着厚さが増加
講座では,このような特異応力場の考え方を強度
すると減少する。図 1 ⒜の接着接合板は均質な板
評価に適用する方法を中心に説明する。
1)
を接合した最も簡単な接合問題であるが,均質板
の引張りと異なり,変形特性が接着剤と被接着材
で異なるので,均一な応力状態とならない。すな
わち,この問題では被着材と接着剤の材料特性が
応力集中問題へ及ぼす弾性定数の
影響について
異なることから接合端部の応力が無限大になる。
接着接合問題は,接合端応力が無限大になる一
このような応力状態を特異応力という。したがっ
種の応力集中の問題であることを述べてきた。そ
て,応力の大きさそのもので接合部の強度を表す
こでここでは,まず弾性定数が弾性体の応力集中
ことはできない。
にどのように影響するかをまとめて説明する。図
そこで,図 2 は,この特異応力場の強さに注目
3 は円孔を有する均質板の問題である。板の弾性
v1
G1,
G2 ,
v2
t
G1,
v1
120
接着強度[MPa]
σ0
100
80
60
40
20
0
10−2
W
σ0
(a)
接着接合板
10−1
100
101
接着厚さ[mm]
(b)
炭素鋼をエポキシAで接着した場合の
接着強度と接着厚さの関係1)
図 1 接着接合板の問題および接着強度と接着厚さの関係
134
機 械 設 計
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