接着強度について

質問

言葉ですと　うまく伝えられないかもしれませんが・・

接着の際　剪断力のみかかる接着と
　　　　　力←　//　　→　力　このように　少し斜めにして接着して　矢印方向にひっぱるときの接着強度はどちらが　大きいのでしょうか（接着がはがれやすいのでしょうか？）斜めの角度は板同士がほぼ平行に近い斜めのときです

質問の意味が分かりづらいかもしれませんが　宜しくお願いします

回答No.4

Ronda

質問の内容からですと剪断力のみの場合と斜めに接着した場合では力のかかる方向も違いますよね。
もしくは剪断力のみというのは板を重ねて接着するのですか？
切り口が直角で剪断力の場合は矢印が上下になるはずなのですが。
どういった使い方をしたいのかを明確にしたいただいた方が答えやすくなります。

補足

おっしゃるとおり　剪断力のみというのは、板を重ねて接着というイメージです
具体的には、キャップを作ろうと思っていまして、そのとき、キャップとその相手側を水平に接着するか、それとも少しテーパーを付けて接着するか迷っています

うまく表現できなくてすみません

回答No.3

shota_TK

同じ接着面積で角度0度（オーバーラップ接着）と角度4度のテーパー接着を比較する、ということですね。

まず、角度0度の場合。
接着面積Aで荷重Pとおくと、せん断応力τ=P/Aとなりますね。

次に角度4度の場合。
このケースでは、突合せ接着のような状態になり、角度θのときに板材の断面積はAsinθになりますので、板材にかかる引張応力σ1=P/(Asinθ)になります。

接着部分にかかる応力は、
引張応力σx=σ1(sinθ)^2
せん断応力τxy=σ1sinθcosθ
となります。

cos(4)=0.99756405
sin(4)=0.069756474
ですので、4度の角度だと、引張応力成分はほとんどゼロに等しく、せん断応力の成分だけしか働いていないことがわかりますね。よって、この系では引張で破壊することはないと考えられますので、せん断応力だけを検証します。

上式を整理すると、
τxy=Pcosθ/A
となります。

角度0度の場合のせん断応力τはP/Aでしたので、角度を4度にした場合のせん断応力τxyは
τxy=τcosθ
となります。

この式から4度の場合のせん断応力はτのcos(4)倍すなわち、99.756%の値になります。

よって、強度的には100/99.756=1.0024倍、0.24%ほど強くなる、と考えられます。

同じ面積＆角度4度では微々たるものなんですね。

回答No.2

nitto3

接着試験の材料はそのような形になっています。
引っ張り剪断といいます、もう一つは圧縮剪断があります。
合板など薄い材料のときは平行に引っ張ります。
圧縮剪断のほうが数値が高かったように記憶しています。
板の加工精度の影響が大きいです、ほぼ平行ではまったく力が出ません。
どの程度の精度かは忘れましたがプロの加工屋さんに外注してました。

回答No.1

shota_TK

斜めの場合、一概には言えないと思います。

まず、接着剤の強度についてですが、せん断強度は引張強度よりも低い場合が多いと思います。

純粋なせん断荷重がかかる場合、「せん断応力＜せん断強度」なら破壊が起こらないですね。

力が斜めにかかるケースでは、接着面での引張応力とせん断応力の成分を求め、基本的には
「せん断応力＜せん断強度」かつ「引張応力＜引張強度」
であれば破壊が起こらない、ということになると思います。

角棒を斜めに切って接着するような場合（スカーフ継手orスカーフジョイントって呼ばれてると思います）、角度をつけて切った方が接着面積が大きくなり、接着面にかかる引張応力は小さくなりますが、せん断応力は大きくなります。

よく、tanθ=1/7になるような角度がいいとか、業界によっては法則があるようですが、接着剤の種類などによっても違うと思います。

参考URL：

http://homepage2.nifty.com/olympos/article/tipm007/tipm007.htm

補足

早々のご回答ありがとうございます

一概に言えませんか・・
斜めの角度を4度にしたときと水平にしたときに、強度がどのくらい変化するのか知りたかったのです(何倍くらいになるのか）

斜めにすると引長強度の因子が入ってくることから、接着強度が大きくなると見て良いのでしょうか？

もしくは、ご回答の中に「せん断応力＜せん断強度」かつ「引張応力＜引張強度」 と書いてありましたが、これから考えると、剪断応力が、剪断強度以上であっても、引張応力が引張強度以上になってしまった場合、接着がはがれてしまうことになりますよね？そうすると、低い角度のときは引張応力が小さくなり、接着強度が小さくなると考えたほうが良いのでしょうか？

また、読みにくくて申し訳ありませんが宜しくお願いします