第1部 構造接着の技術動向および接着応力分布の可視化技術

(10:30～12:00)

独BMW i3/8では、大衆車にCFRP/接着が用いられ、マルチマテリアル時代の黒船となった。世界動向は各種記事で目にするが、今回は自ら大学・機関・学会等で得た情報を基に紹介する。更に接着、構造分野で受賞し評価が進む応力発光 (動的ひずみ分布の発光可視) について、構造材料、接着への応用も含め紹介する。

1. 応力発光技術とは
   1. 応力発光粒子について
   2. 応力発光センサについて
   3. 応力発光計測システムについて
   4. 応力発光のパターン・強度から応力の集中・分布・程度を読み取る
   5. 応力発光の強度分布が応力分布のシミュレーション結果との比較
2. 応力発光材料を用いた応力分布の可視化とその応用
   1. CFRPのひずみ分布の応力発光可視化
      1. CFRPひずみ分布試験片の作製法
      2. CFRP接合部の破壊予測への応用
   2. 接着に関するひずみ分布の応力発光可視化
      1. 接着応力試験片の作製法
      2. 接着層の上端,下端,中央の領域での発光パターンの違い
      3. 非接着領域 (ウィークボンド, キッシングボンド) 検出への応用
      4. 自動車構造部材の接合部分への応用
   3. 3Dプリンター成形品への応用
3. 接着海外動向報告
   1. 接着製造の品質保証 表面処理、評価/検査、教育、接着時、日本 (特に産総研) での状況
   2. メカニズム解明への取り組み:背景、日本 (産総研) での状況
   3. 信頼性への取り組み (エンドユーザー、日本特に産総研での状況)
   4. キッシングボンド・ウィークボンド・剥離検査
   5. AI・情報活用・モデルベース設計
• 質疑応答

第2部 アルミニウム/CFRPのガルバニック腐食と抑制方法

(13:00～14:30)

　炭素繊維強化プラスチック (Carbon Fiber Reinforced Plastic; CFRP) 中に含まれる炭素繊維は電気の良導体かつ電気化学的に貴な材料であるため、CFRPと金属材料とが接した場合、金属材料の腐食が加速される「ガルバニック腐食」が生じる恐れがある。CFRPと金属材料とのガルバニック腐食に関する研究は少なく、今後CFRPの使用用途が広がることを考慮すると、その腐食挙動を正確に把握することは重要である。
　本研究では、アルミニウムとCFRPとのガルバニック腐食挙動について、アルミニウムとCFRPとのガルバニック対に流れるガルバニック電流を測定する「ガルバニック試験」により調べた。ガルバニック腐食に及ぼす材料側および環境側の影響について調査し、ガルバニック腐食を抑制する方法についても検討した。

1. 研究の背景および目的
   1. 航空機に用いられる材料
   2. 材料の軽さと強さ
   3. CFRPとは
   4. ガルバニック腐食とは
2. アルミニウムとCFRPとのガルバニック試験 – 材料側要因の検討 –
   1. ガルバニック試験の概要
   2. 純アルミニウムを用いた場合
   3. 高強度アルミニウム合金を用いた場合
   4. 陽極酸化処理によるガルバニック腐食抑制の効果
3. アルミニウムとCFRPとのガルバニック試験 – 環境側要因の検討 –
   1. 食塩水濃度の影響
   2. 液流動条件の影響
4. 直接接触浸漬試験
   1. プリプレグとアルミニウムとの接触試験
   2. 積層板とアルミニウムとの接触試験
5. アルミニウム以外の金属材料とCFRPとのガルバニック試験
6. まとめと今後の課題
• 質疑応答

第3部 土木分野におけるCFRP接着による鋼構造物の補修・補強 – 実施例・開発事例の紹介と設計・施工・維持管理の考え方 –

(14:40～16:10)

　土木分野では、鋼橋等の鋼構造物の補修・補強に、CFRP接着工法が適用されはじめている。従来の当て板工法に比べて、既設部材への影響や、追加部材の再劣化の懸念が少なく、軽量で現場での取り扱いが容易である。本講座では、CFRP接着工法の実施例・開発事例を紹介するとともに、設計・施工・維持管理の考え方を解説する。

1. 土木分野におけるCFRP接着による鋼構造物の補修・補強の現状
   1. 鋼構造物 (鋼橋) の経年劣化と補修・補強の現状
   2. CFRP接着による補修・補強の事例
2. CFRP接着による補修・補強の設計・施工・維持管理 (土木学会編:FRP接着による構造物の補修・補強指針 (案) に準拠)
   1. 適用材料と材料特性
      • CFRPの種類
        • シート
        • ストランドシート
        • プレート
      • 接合用樹脂材料
        • 含浸接着樹脂
        • 高伸度弾性樹脂
        • 接着剤
   2. 設計の基本
      • 断面欠損した鋼部材の性能回復に必要なCFRPの考え方
      • 補修・補強後の鋼部材の耐力 (限界強度) の算定方法
      • 接着接合部の定着の考え方とCFRPが接着された鋼部材 (合成断面) のモデル化と力学特性
      • 接着接合部の剥離の評価方法 (破壊形式と試験法) と剥離の照査 (エネルギー解放率に基づく照査)
      • 剥離の防止対策 (CFRP端部の段差・テーパー処理)
   3. 施工・維持管理
      • 鋼部材の素地調整 (ケレン)
      • 接着
      • 養生 (クランプ方法を含む)
      • 仕上げ
      • 補修後の点検
      • 維持管理 (表面保護層 (塗装)
      • 劣化に対する対応)
3. 研究開発の動向
   1. 剥離強度の評価事例
      • 静的強度
      • 疲労強度
   2. 接着接合部の剥離を考慮した解析事例
   3. CFRP接着による鋼構造物の研究開発の動向
      • 鋼部材の性能回復 (耐力の回復)
      • 鋼製橋脚の耐震補強
      • 疲労対策の研究事例
      • 真空含浸 (VaRTM) を応用したCFRP接着工法の開発事例
• 質疑応答