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
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機　械　設　計