応力の少ない接着接合部の設計

重ね接合では、通常、接着剤にとって強度が最高になる、せん断応力が接着剤にかかります。接着剤に常にせん断応力がかかるのが理想的な状態ですが、重ね接合部に割裂応力がかかった場合や、せん断が完全に面内に収まらない場合はどうなるのでしょうか。

シンプルな重ね接合は、接着接合では非常に一般的ですが、常に必要な強度が得られるとは限らない可能性があります。シンプルな重ね接合では、通常、せん断応力が生じます。しかし、接合部に力がかかり伸展されると、せん断力がやや面外にかかり、割裂応力に転換され始めます。このため、重ね接合部の前方端に一部の応力が集中します。

この接合を改善するには、被着体の1つに「背切り」を設計することができます。それにより、応力が面内に収まり、接着剤のせん断維持に役立ちます。しかし、接着剤はやや応力の面外になるため、依然として、接合部が伸展されると、ある程度割裂応力が集中します。

さらに改善するには、「二重重ね」接合を使用します。ここでは、両方の被着体が、互いに重なり合うように、加工または成形されています。これで、接合部がせん断状になるため、応力と接着剤が面内に維持されます。接合部位のモーメントアームに沿って割裂力が発生している場合は、依然としてある程度の応力集中が存在します。

究極の重ね接合には、二重接合に「スカーフ」を取り入れます。これにより、二重重ね接続と同じ面内のメリットを得つつ、割裂応力が発生している場合に、「スカーフ」によって強度が向上します。