静的引張り荷重を受けるバンド接着されたスカーフ接着継手の三次元有限要素法応力解析と強度予測

摘要

静的引張り荷重を受ける接着界面で部分的に接着されるバンド接着スカーフ接着継手の接着界面応力分布を三次元FEM解析により明らかにし，異種材料被着体の縦弾性係数比E_1／E_2が小さくなるほど，接着層縦弾性係数E_3が小さいほど，接着層厚さt_nが小さいほど，接着領域数Nが大きくなるほど，接着界面に生じる最大主応力は小さくなった。スカーフ角θが約60°で界面端部の最大主応力は最小になった。部分的に分布する荷重がバンド接着の位置の被着体上部に作用する場合には，バンド接着部分が効率的に外荷重を負担することが示された。バンド接着面積を全域接着に対して約30％減らしても，全域接着と同程度の強度が得られることが示された。ひずみに関するFEM計算と測定結果がかなりよく一致し，本研究の解析の妥当性を示した。継手強度測定実験も行い，強度推定結果は実験結果とかなりよく一致し，スカーフ角θが約60°でやや大きくなることを示した。