各向异性树脂成型体的构造解析方法技术

提供一种对高精度、处理时间缩短、负荷减轻都有益的各向异性树脂成型体的构造解析用模型。本发明专利技术包括以下步骤：物理性质信息创建步骤(S31)，创建包含特定的泊松比和/或特定的线膨胀率的物理性质信息；第一区域取向状态计算步骤(S32)，计算在各向异性树脂成型体的树脂流动解析中进行元素分割所得到的多个第一区域的第一区域取向状态；搜索步骤(S33)，针对为了进行各向异性树脂成型体的构造解析而进行元素分割所得到的多个第二区域的各个第二区域，搜索距第二区域最近的第一区域；第二区域取向状态设定步骤(S34)，将在该搜索步骤(S33)中最近的第一区域中的第一区域取向状态设为各个第二区域取向状态；以及第二区域物理性质信息设定步骤(S35)，参照上述的物理性质信息，针对多个第二区域的各个第二区域，将与第二区域取向状态相应的物理性质信息设为各个第二区域物理性质信息。

Structural analysis method of anisotropic resin forming body

A model for structural analysis of anisotropic resin forming bodies with high precision, shorter processing time and reduced load is provided. The invention comprises the following steps: the steps of creating physical property information (S31), create a specific Poisson's ratio and / or specific information of physical properties of linear expansion rate; the calculation steps of the first regional orientation (S32), calculate the elements resulting from the division first region of the first region in the orientation state of resin flow analysis the anisotropy of resin molding; search step (S33), for each of the second regions in order to structural analysis of anisotropic resin molded body and a plurality of second elements of regional segmentation of the resulting search from the second area nearest the first area; second regional orientation setting steps (S34), will be in the search step (S33) in the recent state of the first regional orientation in the first region for each of the second regional orientation state; and the physical properties of the second step of setting up regional information (S35) Referring to the above physical property information, the physical property information corresponding to the second region oriented state is set up as the second region physical property information for each second regions of second regions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】各向异性树脂成型体的构造解析方法
本专利技术涉及一种各向异性树脂成型体的构造解析用模型创建方法、构造解析方法以及构造解析用模型创建程序。
技术介绍
通过将含有热可塑性树脂和各向异性填料的各向异性树脂组合物进行注塑成型等而得到的各向异性树脂成型体作为工业制品而被广泛使用，普遍通过数值解析进行形状研究。另外，在基于数值解析的树脂成型体的强度设计中，需要弹性模量、泊松比、线膨胀率等物理性质值。在树脂成型体含有各向异性填料的情况下，对这些物理性质值进行实测和预测都不容易。专利文献1所记载的弹性模量计算方法的特征在于，预先保存对象物的纤维取向方向的第一弹性模量、与纤维取向正交的方向的第二弹性模量、以及进行构造解析时的载荷方向，针对对象物的任意元素，分别在纤维取向的朝向与载荷方向平行的情况下设定第一弹性模量，在纤维取向的朝向与载荷方向正交的情况下设定第二弹性模量，进而，在纤维取向的朝向与载荷方向既不平行也不正交的情况下，基于载荷方向与纤维取向的朝向之间的角度以及第一弹性模量和第二弹性模量中的任一个计算弹性模量，来设定弹性模量。在专利文献2中介绍了如下方法：通过对将各纤维单体的物理性质和含有的纤维作为与矩阵等价的等价介入物来进行处理所需要的虚拟应变张量进行加法运算，来求出表现复合材料整体的物理性质的张量。在专利文献3中记载了如下方法：使用所含有的增强纤维和基体树脂单体的机械物理性质来实施评价形状中的流动取向解析，将利用所计算出的树脂成型品的取向参数计算出的机械物理性质与对实际进行评价形状的成型品的机械物理性质进行测定所得到的数值进行比较，对计算值与实际测定值相等那样的基体树脂及增强纤维单体的机械物理性质进行确定，使用进行确定所得到的机械物理性质来高精度地评价成型构件的变形量。然而，在任一方法中，通过基于纤维取向的成型品的机械物理性质预测方法得到的预测值与实际的成型品的物理性质值之间都存在数值上的不一致，从而要求进一步改善。作为该不一致的原因，能够例举通过计算求解的情况下的假定与实际不同。例如，可以想到在注塑充填时各向异性填料发生破损而导致计算时所使用的各向异性填料的长宽比的值与实际的值不同、纤维含有率的不均匀、因各向异性填料之间的干扰等而导致的含有各向异性填料时的流动取向的预测力不足。即，计算上的假定无法充分表现实际现象，除此以外，各构成元素的物理性质值不正确，因此存在解析模型构筑时的误差与输入物理性质值误差相加而复合得到的误差，即使根据填料取向计算结果来预测机械物理性质，该预测也不充分。为了提高预测的精度，在专利文献4中记载了如下方法：针对将按规定的比例含有填充剂的树脂组合物成型所得到的树脂成型品，通过X射线CT测定等获取多个切片图像，将切片图像分割成微小面积的像素，基于其信息来创建反映出树脂成型品内的填充剂的取向状态的有限元素法模型，并通过有限元素法解析来确定机械物理性质，从而高精度地评价成型构件的强度、变形量。另外，在专利文献5中，从基于X射线CT所得到的三维图像中获取含有填料的注塑成型品内的填料的三维取向的数据，基于剪切应力的积分值和分子取向状态的数据，通过均质化法来求出线膨胀系数，通过构造解析来求出注塑成型品的高温翘曲。然而，在专利文献4和专利文献5所记载的方法中，为了得到各构成元素的物理性质值而需要大量的实验、测定，并且求出各构成元素的物理性质值时的计算时间也变得极多。由此，决定物理性质值时的计算所需要的成本增大。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-237267号公报专利文献2：日本特开平7-304056号公报专利文献3：日本特开2004-25796号公报专利文献4：日本特开2011-758号公报专利文献5：日本特开2014-100879号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是为了解决以上的问题而完成的，其目的在于，提供一种构造解析用模型，在对被认为不易进行构造解析的各向异性树脂成型体进行构造解析时，能够提高构造解析的精度，能够在短时间内得到解析结果且能够大幅地减轻对计算机施加的负荷。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述问题进行了专门研究。其结果发现，假定取向状态与各向异性树脂成型体的取向状态不同的多种虚拟成型体，针对这些多种虚拟成型体的各种虚拟成型体，预先创建包含泊松比和线膨胀率中的至少一方的物理性质信息，将该物理性质信息分配给为了进行构造解析而进行元素分割所得到的多个第二区域的各个第二区域，由此能够解决上述的问题，从而完成了本专利技术。更具体地说，本专利技术提供以下内容。[1]本专利技术涉及各向异性树脂成型体的构造解析用模型创建方法，为了对含有各向异性填料的各向异性树脂成型体进行构造解析而创建构造解析用模型，所述构造解析用模型创建方法包括以下步骤：物理性质信息创建步骤，针对取向状态与所述各向异性树脂成型体的取向状态不同的多种虚拟成型体的各种虚拟成型体，创建包含通过下述式(1)规定的泊松比和通过下述式(2)规定的线膨胀率中的至少一方的物理性质信息；第一区域取向状态计算步骤，计算在所述各向异性树脂成型体的树脂流动解析中进行元素分割所得到的多个第一区域的各个第一区域中的第一区域取向状态；搜索步骤，针对为了进行所述各向异性树脂成型体的构造解析而进行元素分割所得到的多个第二区域的各个第二区域，搜索距第二区域最近的第一区域；第二区域取向状态设定步骤，将在所述搜索步骤中最近的第一区域中的所述第一区域取向状态设为各个第二区域取向状态；以及第二区域物理性质信息设定步骤，参照所述物理性质信息，针对所述多个第二区域的各个第二区域，将与所述第二区域取向状态相应的所述物理性质信息设为各个第二区域物理性质信息。[数式1](在式(1)中，ν23是针对与对象材料的主轴方向正交的两个方向的泊松比，νf是对象材料中包含的各向异性填料的泊松比，νm是构成对象材料的树脂组合物的泊松比，Vf是对象材料中包含的各向异性填料相对于对象材料的体积含有率。)[数式2]α33＝αv-α11-α22(2)(在式(2)中，αν是对象材料的体积膨胀率，α11是对象材料的主轴方向的线膨胀率，α22是与材料主轴方向正交的方向的线膨胀率，α33是与材料主轴方向正交的方向的线膨胀率，具有α22≥α33这样的关系。)[2]另外，关于本专利技术，在[1]所记载的构造解析用模型创建方法中，所述α11通过下述式(3)来求出，所述α22通过下述式(4)来求出。[数式3](在式(3)中，αs是作为完全取向的虚拟各向异性树脂成型体、即取向度为1的虚拟各向异性树脂成型体的主轴方向的线膨胀率，αr是取向为随机状态的虚拟各向异性树脂成型体的主轴方向的线膨胀率，通过上述式(3)’来规定，λ11是对象材料的主轴方向的取向度，x是表示相对于取向度的各方向的非线性度的参数。)(在式(3)’中，αν是对象材料的体积膨胀率。)[数式4](在式(4)中，αb是作为完全取向的虚拟各向异性树脂成型体、即取向度为1的虚拟各向异性树脂成型体的与主轴方向正交的方向的线膨胀率，αr是取向为随机状态的虚拟各向异性树脂成型体的主轴方向的线膨胀率，通过下述式(4)’来规定，λ11是对象材料的主轴方向的取向度，x是表示相对于取向度的各方向的非线性度的参数。)(在式(4)’中，αν是对象材料的体积膨胀率。)[本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各向异性树脂成型体的构造解析用模型创建方法，用于创建构造解析用模型，该构造解析用模型用于对含有各向异性填料的各向异性树脂成型体进行构造解析，所述构造解析用模型创建方法包括以下步骤：物理性质信息创建步骤，针对取向状态与所述各向异性树脂成型体的取向状态不同的多种虚拟成型体的各种虚拟成型体，创建包含通过下述式(1)规定的泊松比和通过下述式(2)规定的线膨胀率中的至少一方的物理性质信息；第一区域取向状态计算步骤，计算在所述各向异性树脂成型体的树脂流动解析中进行元素分割所得到的多个第一区域的各个第一区域中的第一区域取向状态；搜索步骤，针对为了进行所述各向异性树脂成型体的构造解析而进行元素分割所得到的多个第二区域的各个第二区域，搜索距第二区域最近的第一区域；第二区域取向状态设定步骤，将在所述搜索步骤中得到的最近的第一区域中的所述第一区域取向状态设为各个第二区域取向状态；以及第二区域物理性质信息设定步骤，参照所述物理性质信息，针对所述多个第二区域的各个第二区域，将与所述第二区域取向状态相应的所述物理性质信息设为各个第二区域物理性质信息，其中，[数式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.28 JP 2015-0916221.一种各向异性树脂成型体的构造解析用模型创建方法，用于创建构造解析用模型，该构造解析用模型用于对含有各向异性填料的各向异性树脂成型体进行构造解析，所述构造解析用模型创建方法包括以下步骤：物理性质信息创建步骤，针对取向状态与所述各向异性树脂成型体的取向状态不同的多种虚拟成型体的各种虚拟成型体，创建包含通过下述式(1)规定的泊松比和通过下述式(2)规定的线膨胀率中的至少一方的物理性质信息；第一区域取向状态计算步骤，计算在所述各向异性树脂成型体的树脂流动解析中进行元素分割所得到的多个第一区域的各个第一区域中的第一区域取向状态；搜索步骤，针对为了进行所述各向异性树脂成型体的构造解析而进行元素分割所得到的多个第二区域的各个第二区域，搜索距第二区域最近的第一区域；第二区域取向状态设定步骤，将在所述搜索步骤中得到的最近的第一区域中的所述第一区域取向状态设为各个第二区域取向状态；以及第二区域物理性质信息设定步骤，参照所述物理性质信息，针对所述多个第二区域的各个第二区域，将与所述第二区域取向状态相应的所述物理性质信息设为各个第二区域物理性质信息，其中，[数式1]在式(1)中，ν23是针对与对象材料的主轴方向正交的两个方向的泊松比，νf是对象材料中包含的各向异性填料的泊松比，νm是构成对象材料的树脂组合物的泊松比，Vf是对象材料中包含的各向异性填料相对于对象材料的体积含有率，[数式2]α33＝αv-α11-α22(2)在式(2)中，αν是对象材料的体积膨胀率，α11是对象材料的主轴方向的线膨胀率，α22是与材料主轴方向正交的方向的线膨胀率，α33是与材料主轴方向正交的方向的线膨胀率，具有α22≥α33这样的关系。2.根据权利要求1所述的构造解析用模型创建方法，其特征在于，所述α11通过下述式(3)来求出，所述α22通过下述式(4)来求出，[数式3]在式(3)中，αs是作为完全取向的虚拟各向异性树脂成型体、即取向度为1的虚拟各向异性树脂成型体的主轴方向的线膨胀率，αr是取向为随机状态的虚拟各向异性树脂成型体的主轴方向的线膨胀率，通过上述式(3)’来规定，λ11是对象材料的主轴方向的取向度，x是表示相对于取向度的各方向的非线性度的参数，在式(3)’中，αν是对象材料的体积膨胀率，[数式4]在式(4)中，αb是作为完全取向的虚拟各向异性树脂成型体、即取向度为1的虚拟各向异性树脂成型体的与主轴方向正交的方向的线膨胀率，αr是取向为随机状态的虚拟各向异性树脂成型体的主轴方向的线膨胀率，通过下述式(4)’来规定，λ11是对象材料的主轴方向的取向度，x是表示相对于取向度的各方向的非线性度的参数，在式(4)’中，αν是对象材料的体积膨胀率。3.根据权利要求1或2所述的构造解析用模型创建方法，其特征在于，所述物理性质信息还包含通过下述式(5)规定的弹性模量，[数式5]在式(5)中，E11是对象材料的主轴方向的弹性模量，Em是由构成对象材料的树脂组合物形成的成型体的弹性模量，ζ11是通过式(5)’表示的值，η是通过式(5)”表示的值，Vf是各向异性填料相对于对象材料的体积含有率，[数式6]在式(5)’中，λ11是对象材料的主轴方向的取向度，L/d是对象材料中包含的各向异性填料的长宽比，[数式7]在式(5)”中，Ef是对象材料中包含的填料的弹性模量，Em是由构成对象材料的树脂组合物形成的成型体的弹性模量。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的构造解析用模型创建方法，其特征在于，所述物理性质信息还包含通过式(6)规定的剪切模量，[数式8]

【专利技术属性】
技术研发人员：小林宪一郎，青木现，
申请(专利权)人：宝理塑料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP