3 はく離試験

長岡技術科学大学 機械創造工学専攻 黒澤拓未，倉橋貴彦

1 背景

3 はく離試験

SS400- 天然ゴム接着接合体に対するはく離試験および応力解析結果の比較

2 幾何学的非線形効果を含む支配方程式

結論

•試験結果と解析結果の比較より，SS400-

接着剤界面端における応力成分

σ_θθ

は接着幅の長さ に関わらず，一定値を示すことがわかった．

•

数値実験結果より，本試験片に対する

SS400-

接着剤界面端における応力成分

σ_θθ

の値は 接着剤と天然ゴムのヤング率の値の組み合わせで減少させることができると考えられる．

ダイハツ工業株式会社 ポスター発表会

4 はく離荷重に基づく応力解析



 











 







 



 



 



 







 



 







 



 



 







 



 







 



 

Y v X

v Y

u X

u X

v Y

E u

Y v Y

u Y

E u

X v X

u X

E u

XY YY XX

2 1

2 1 2

1

2 1 2

1

2 2

2 2

ヤング率

E, GPa

ポアソン比

ν

SS400 205 0.3000

天然ゴム

0.00351 0.4999

接着剤

3.9 0.3700

引張荷重F

w

(b) ; エンジンマウント

Blue : SS400

Pink :

天然ゴム

Green :

接着剤

x y

A

40

5 25

10020

10

5 w

x

固定

y

固定

x

固定

0.1

Fig. ; 境界条件

Fig. ; 試験の様子

本研究の目的

SS400-

天然ゴム接着接合体に対するはく離試験および応力解析結果の

関係の調査

Green-Lagrange

ひずみテンソル

支配方程式（二次元解析モデルを仮定）

つり合い方程式

ひずみ

-

変位関係式

応力

-

ひずみ関係式

σ_ij,j:

応力成分

ε_ij:

ひずみ成分

u_i: x,y

方向の変位

D_ijkl:

弾性係数行列 非線形項

非線形有限要素方程式 重み付き残差方程式

非線形項

参考文献

• 倉橋貴彦，中島正人，石川晃広，星和久，古口日出男， 三次元異材接合体界面端における臨界特異応力場の強さ（接着形状が矩形の場合），日本 機械学会論文集A編，78巻，794号，pp.1382-1399，2012.

• 池田能幸， ゴムと金属との接着，日本ゴム協会誌，73巻，4号，pp.180-187，2000.

5 界面端における σ

_θθ

に対する材料定数が与える影響

Fig. ;各材料のヤング率Eの変化に伴うSS400-接着剤界面端における応力成分σ_θθの変化

Table ; 材料定数

Fig. ; 解析モデルのメッシュ図

1.8~2MPa

60mm(min,ave)

30mm(max,min,ave)

45mm(min)

0.6MPa

(c) 天然ゴム

(a) SS400 (b) 接着剤

Fig. ; 接着幅w=30，45，60mmのケースに対するはく離荷重を境界条件とした時の，SS400-接着剤

界面上の応力成分σ_θθ分布

SS400

天然ゴム

天然ゴム

接着剤

SS400

r θ

界面

接着剤

w O

接着幅

w=30,45,60mm : 5

回ずつ行う

各材料のヤング率

E

の変化に伴う応力成分

σ_θθ

の変化

(SS400,

接着剤

,

天然ゴム

)

天然ゴム接着接合体の例

線形弾性体の接合材料に対する特異応力場の 強さとはく離荷重の関係に関する研究

はく離強さの評価に関する報告は見られない ゴム材（非線形弾性体）と金属（線形弾性体）の

接合に関する研究

(

天然ゴムを含む接着接合体

)

Fig. ; 試験結果

(a)接着幅wとはく離荷重F_D の関係 (b)接着幅wとはく離荷重F_Dを各接着面積で 除したはく離応力σの関係

接着幅の長さに関わらず

SS400-

接着剤界面端における応力成分

σ_θθ

は約

1.8-2.0MPa

示す

E

が基準

(205000MPa

）以下になると，

σ_θθ

は大きくなる

w

が

30

～

35mm

以下では，

E

が小さくなるにつれて

σ_θθ

は小さくなり，

30

～

35mm

以上では，

E

が大きくなるにつれて

σ_θθ

は大きくなる

はく離応力は接着幅の長さに関わらず，約

0.6MPa

の一定値を示す 製品の信頼性向上のために，

はく離強さを知ることが重要

現在，天然ゴム接着接合体は様々な製品に使用されている．

試験片

F:

はく離荷重

A:

試験片上端面積 引張応力

σ

σ= 𝐹 A

はく離荷重を用いて 引張応力

σ

を設定

(a) ; 制震ゴム

倉敷化工株式会社HP, 2015.3.2

エンジンと車両の 連結部

山形県産業科学館HP, 2015.4.17

E

が小さくなるにつれて，

σ_θθ

は小さくなる 半分

通常 倍

半分

通常 倍

半分

通常 倍

接着幅

w

節点数 要素数

30mm 20,613 19,822 45mm 21,149 20,318 60mm 21,685 20,814

Table ; メッシュ情報