Evaluation of fatigue strength of adhesively bonded joints considering stress ratio

考虑应力比的粘接接头疲劳强度评估

• 批准号: 22K14314
• 负责人: THAY VISAL
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14314/
• 关键词: 接着接合部; 疲労強度; 疲労設計法; 応力比; 静的強度; 接着端部; 応力緩和

接着接合部には，高いせん断応力と接着面に対して垂直応力が同時に生じるため，疲労限度を超えると，その端部からはく離が進展する．当て板接着工法による補修・補強を行う場合には，当て板端部のはく離を予防する対策が求められ，定量的な評価方法も必要である．本研究では，接着接合部の静的強度，接着接合部の疲労強度を実験的・解析的に検討し，接着接合の疲労強度を一般化し，接着接合部の設計法を提案する．さらに，接着接合部のはく離強度の向上を目的として，接着接合の端部形状を検討し，適用範囲を拡大する．令和４年度は，次年度の静的試験と疲労試験を実施するため，以下の３つの項目で検討を行った．（１）静的試験による実験データを蓄積し，静的強度の破壊包絡線の評価方法を完成させる．静的曲げ試験を行い，当て板端部のはく離の起点とその静的強度を検証した．（２）接着接合部の端部形状の検討では，まず，有限要素解析により，接着剤中に生じる力の流れと接着端部の応力状態を明らかにし，応力緩和を確認した．（３）振動型疲労試験機を導入し，共振現象などを避けるために，予備疲労実験を行い，疲労試験体の寸法を決定した．（４）接着接合部の疲労強度の評価では，振動型疲労試験機による曲げ疲労試験を行い，疲労強度を確認する．次に，有限要素解析により，はく離をモデル化して，はく離先端の応力拡大係数を算定し，線形破壊力学に基づいてはく離の進展解析を行った．

由于高剪切应力和垂直于粘合表面的应力在粘合接头中同时发生，因此当超过疲劳极限时，分层会从边缘开始进行。当使用垫板粘合法进行修复和加固时，需要采取措施防止垫板边缘剥落，并且还需要定量评价方法。在本研究中，我们通过实验和分析方法检查了粘合接头的静态强度和粘合接头的疲劳强度，概括了粘合接头的疲劳强度，并提出了粘合接头的设计方法。此外，为了提高粘合接头的剥离强度，我们将研究粘合接头端部的形状并扩大应用范围。 2020财年，为了进行下一年的静态试验和疲劳试验，我们调查了以下三项。 (1)积累静态试验的实验数据，完成静态强度破坏包络线的评估方法。进行静态弯曲测试以验证接插板末端分层的起源及其静态强度。 (2)在检查粘合接头端部的形状时，我们首先利用有限元分析明确了粘合剂中产生的力流和粘合端部的应力状态，并确认了应力松弛。 (3)引入振动式疲劳试验机，为了避免共振现象，进行了初步的疲劳实验，确定了疲劳试件的尺寸。 (4) 为了评价粘合接头的疲劳强度，使用振动疲劳试验机进行弯曲疲劳试验来确认疲劳强度。接下来，我们使用有限元分析对分层进行建模，计算分层尖端的应力强度因子，并基于线性断裂力学分析分层的进展情况。