チタン箔を用いたハイブリッド化による炭素繊椎複合材ボルト接合構造の信頼性の改善

摘要

B787やA350XWBをはじめとする航空横への適用や，自動車のモノコック構造等への応用も急速に進む炭素繊維複合材料，その中でも炭素故経強化プラスチック（CFRP）は，比較的大型の構造·部品の一体成形を可能にし，構造全体の部品点数の大幅な削減を実現した。しかしながら，今もなお最終的な組立にはボルトやリベットといった機械的接合が多く用いられる。自動車でほエンジン·サスペンションマウントのための金属製フレームとCFRPモノコックをボルトで接合する例も多くみられる。これら機械的接合の適用は，組み立てや分解の作業効率向上等の利点がある一方，CFRPはボルト接合部における面圧負荷に敏感であり，比較的低荷重で損傷が発生することで知られる。このため，現在ではボルト接合部周りの板厚を増やすことで対応しているが，これでは軽量というCFRPの特徴がいかされず，さらに板厚が変化するテーパ部での重畳増加が無視できないだけでなく，不安定な力学的挙動をもたらす。よって，単純な板厚増加に代わる新しい方法による，面圧負荷下での炭素政経複合材料の比強度や信頼性の改善が求められている。