用于预测多层材料的物理性质的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于预测多层材料的物理性质的系统和方法，并且能够在开发多层材料时预测诸如多层材料的热膨胀系数和水膨胀系数以及多层材料的翘曲的物理性质。多层材料的翘曲的物理性质。多层材料的翘曲的物理性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于预测多层材料的物理性质的系统和方法


[0001]本申请要求于2021年8月27日提交的韩国专利申请第10
‑
2021
‑
0113915号、于2021年10月19日提交的韩国专利申请第10
‑
2021
‑
0138918号和于2022年7月13日提交的韩国专利申请第10
‑
2022
‑
0086165号的优先权和权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文中。
[0002]本专利技术涉及用于预测多层材料的物理性质的系统和方法，并且更具体地，涉及用于在开发多层材料时预测多层材料的物理性质的系统和方法。

技术介绍

[0003]聚合物膜是指非纤维扁平塑料模制品，其轻、阻隔性质良好、透明度高且相对廉价，因此其被用于许多领域比如包装材料、家用物品、电子设备、汽车和飞机。
[0004]合成聚合物比如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)被处理成聚合物膜并在韩国和国外广泛使用，并且目前，许多合成聚合物单独或通过混合用作用于聚合物膜的材料。
[0005]多层膜是为了膜的多功能性目的而层压不同类型的膜的复合膜，并且由例如具有聚乙烯(PE)的优良机械性质和玻璃纸的印刷美学的膜以及尼龙和乙烯醇
‑
乙烯共聚物的组合组成的各种类型的多层膜用作包装材料。
[0006]在开发这样的多层膜作为材料的情况下，需要预测整个层压体的物理性质例如膨胀系数。
[0007]膨胀系数是指示当材料被加热或吸水时其长度或体积的增长率的值。前者是热膨胀系数，而后者是水膨胀系数。
[0008]由于多层材料在制造过程中在制造方向(MD)和横向方向(TD)上表现出各向异性，因此为了设计耐用的材料，不仅需要预测多层材料整个层压体的均匀化刚度，而且还需要预测由于由热膨胀和水膨胀导致的不对称结构而不期望生成的翘曲。
[0009]在开发多层材料的处理中，整个层压体的均匀化的热膨胀系数和水膨胀系数与最终产品的变形直接相关。因此，为了设计耐用的材料，需要考虑诸如温度变化和湿度变化的环境因素来预测翘曲以及热膨胀和水膨胀。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]为了解决本专利技术的技术问题，本专利技术旨在提供用于预测多层材料的物理性质的系统和方法，所述系统和方法可以在开发多层材料时预测整个层压体的物理性质例如热膨胀系数和水膨胀系数，并预测翘曲。
[0012]技术方案
[0013]在用于实现上述目的的一个实施方式中，根据本专利技术的用于预测具有n个层压膜(n为2或更大的整数)的多层材料的物理性质的系统包括：
[0014]输入单元，向输入单元输入包括以下中的任何一个或更多个的输入值：每个层(k)的弹性模量(E
k
)、每个层(k)的泊松比(υ
k
)、每个层(k)的剪切模量(G
k
)、每个层(k)的厚度(Z
k
)和每个层(k)的层压角度(θ
k
)、每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)、温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)；
[0015]控制单元，该控制单元通过将输入值应用于输入单元来计算多层材料的物理性质；
[0016]显示器，该显示器连接至控制单元；以及
[0017]存储单元，该存储单元连接至控制单元。
[0018]另外，本专利技术提供了一种预测多层材料的物理性质的方法。在一个实施方式中，根据本专利技术的预测具有n个层压膜(n为2或更大的整数)的多层材料的物理性质的方法包括：输入包括以下中的任何一个或更多个的输入值：每个层(k)的弹性模量(E
k
)、每个层(k)的泊松比(υ
k
)、每个层(k)的剪切模量(G
k
)、每个层(k)的厚度(Z
k
)和每个层(k)的层压角度(θ
k
)、每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)、温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)；以及
[0019]通过应用输入值来计算多层材料的热膨胀系数(α)、多层材料的水膨胀系数(β)和多层材料的翘曲中的一个或更多个输出值。
[0020]有利效果
[0021]本专利技术可以在开发多层材料时预测整个层压体的物理性质例如热膨胀系数和水膨胀系数，并预测翘曲。
附图说明
[0022]图1是示出根据本专利技术的第一实施方式的用于预测多层材料的物理性质的系统的配置的图。
[0023]图2是示出根据本专利技术的第一实施方式的用于预测多层材料的物理性质的系统的输入画面的配置的图。
[0024]图3是示出根据本专利技术的第一实施方式的用于预测多层材料的物理性质的系统的输出画面的配置的图。
[0025]图4是根据本专利技术的第二实施方式的预测多层材料的物理性质的方法的流程图。
[0026]图5是根据本专利技术的第三实施方式的预测多层材料的物理性质的方法的流程图。
具体实施方式
[0027]在用于实现上述目的的一个实施方式中，用于预测具有n个层压膜(n为2或更大的整数)的多层材料的物理性质的系统包括：输入单元，向所述输入单元输入包括以下中的任何一个或更多个的输入值：每个层(k)的弹性模量(E
k
)、每个层(k)的泊松比(υ
k
)、每个层(k)的剪切模量(G
k
)、每个层(k)的厚度(Z
k
)和每个层(k)的层压角度(θ
k
)、每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)、温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)；
[0028]控制单元，其通过将输入值应用于输入单元来计算多层材料的物理性质；
[0029]显示器，其连接至控制单元；以及
[0030]存储单元，其连接至控制单元。
[0031]此外，控制单元处理输入至输入单元的值，以计算多层材料的热膨胀系数(α)、多层材料的水膨胀系数(β)和多层材料的翘曲中的任何一个或更多个。
[0032]在示例性实施方式中，输入至输入单元的值包括以下中的任何一个或更多个：
[0033]每个层(k)的在制造方向(1)和横向方向(2)上的弹性模量(E
k1,2
)，
[0034]每个层(k)的在制造方向(1)和横向方向(2)上的泊松比(υ
k1,2
)，
[0035]每个层(k)的在制造方向(1)和横向方向(2)上的剪切模量(G
K1,2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于预测具有n个层压膜(n为2或更大的整数)的多层材料的物理性质的系统，所述系统包括：输入单元，向所述输入单元输入包括以下中的任何一个或更多个的输入值：每个层(k)的弹性模量(E
k
)、每个层(k)的泊松比(υ
k
)、每个层(k)的剪切模量(G
k
)、每个层(k)的厚度(Z
k
)和每个层(k)的层压角度(θ
k
)、每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)、温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)；控制单元，所述控制单元通过将输入值应用于所述输入单元来计算所述多层材料的物理性质；显示器，所述显示器连接至所述控制单元；以及存储单元，所述存储单元连接至所述控制单元，其中，所述控制单元通过处理输入至所述输入单元的值来计算所述多层材料的热膨胀系数(α)、所述多层材料的水膨胀系数(β)和所述多层材料的翘曲中的任何一个或更多个。2.根据权利要求1所述的系统，其中，输入至所述输入单元的值包括：以下中的任何一个或更多个：每个层(k)的在制造方向(1)和横向方向(2)上的弹性模量(E
k1,2
)，每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的泊松比(υ
k1,2
)，每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的剪切模量(G
K1,2
)，每个层的在所述制造方向(1)上的相对于所述多层材料的x方向的角度(θ
k
)，其中，所述x方向意指在所述多层材料的平面中的任意设置的方向，每个层(k)的厚度(Z
k
)；以及每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)、温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)中的任何一个或更多个。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入单元用于输入：每个层(k)的在制造方向(1)和横向方向(2)上的弹性模量(E
k1,2
)；每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的泊松比(υ
k1,2
)；每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的剪切模量(G
K1,2
)；每个层的在所述制造方向(1)上的相对于所述多层材料的x方向的角度(θ
k
)，其中，所述x方向意指在所述多层材料的平面中的任意设置的方向；每个层(k)的厚度(Z
k
)；每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)；温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元使用弹性模量(E
k1,2
)、泊松比(υ
k1,2
)和剪切模量(G
K1,2
)计算每个层(k)的在制造方向(1)和横向方向(2)上的刚度矩阵([Q]
k1,2
)，设置针对每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的刚度矩阵([Q]
k1,2
)的逆矩阵([S]
k1,2
)，通过在所述刚度矩阵([Q]
k1,2
)中反映所述多层材料的层压角度(θ
k
)来重新设置每个层(k)的刚度矩阵([Q]
kx,y
)，通过接收每个层(k)的厚度信息，使用经重新设置的刚度矩阵的值来计算所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)，设置针对所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)的柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)，使用每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)、温度变化(
△
T)和湿度变化
(
△
C)，来计算由每个层(k)的水膨胀在每个层(k)的主方向上生成的自由层热液应变(e
k1,2
)，通过在所述自由层热液应变(e
k1,2
)中反映所述多层材料的层压角度(θ
k
)来计算每个层(k)的湿热应变转换(e
kx,y,s
)，基于作为整个层压体的所述多层材料的所述湿热应变转换(e
kx,y,s
)、所述多层材料的刚度矩阵([Q]
kx,y
)和每个层(k)的厚度(Z
k
)，来计算在所述多层材料中生成的湿热力(N
HTx,y,s
)和湿热力矩(M
HTx,y,s
)，通过将外力(N，M)与所述湿热力(N
HTx,y,s
)和所述湿热力矩(M
HTx,y,s
)相加来形成总力(/N)和总力矩(/M)，以及使用所述总力(/N)和所述总力矩(/M)以及针对所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)的柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)，计算所述多层材料的热膨胀系数(α)和水膨胀系数(β)。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制单元使用所述总力(/N)和所述总力矩(/M)以及针对所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)的柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)，来计算中间平面的应变(∈
0x,y
)和曲率(k
x,y,s
)，以及通过利用所述中间平面的曲率(k
x,y,s
)和样本尺寸(x，y)信息来计算所述多层材料的翘曲。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还使用所述多层材料的总厚度(h)和柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)的值，来计算所述多层材料的弹性模量(E
x,y
)、剪切模量(G
x,y
)和泊松比(υ
x,y
)。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入单元用于输入：每个层(k)的在制造方向(MD，1)和横向方向(TD，2)上的弹性模量(E
k1,2
)；每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的泊松比(υ
k1,2
)；每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的剪切模量(G
K1,2
)；每个层的在所述制造方向(1)上的相对于所述多层材料的x方向的角度(θ
k
)，其中，所述x方向意指在所述多层材料的平面中的任意设置的方向；每个层(k)的厚度(Z
k
)；每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)；温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元使用弹性模量(E
k1,2
)、泊松比(υ
k1,2
)和剪切模量(G
K1,2
)，计算每个层(k)的在所述制造方向(1)和横向方向(2)上的刚度矩阵([Q]
k1,2
)，设置针对每个层(k)的在所述制造方向(1)和所述横向方向(2)上的刚度矩阵([Q]
k1,2
)的逆矩阵([S]
k1,2
)，通过在刚度矩阵([Q]
k1,2
)中反映所述多层材料的层压角度(θ
k
)来重新设置每个层(k)的刚度矩阵([Q]
kx,y
)，通过接收每个层(k)的厚度信息，使用经重新设置的刚度矩阵的值来计算所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)，设置针对所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)的柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)，使用所述多层材料的总厚度(h)和所述柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)的值，来计算所述多层材料的弹性模量(E
x,y
)、剪切模量(G
x,y
)和泊松比(υ
x,y
)，
使用每个层(k)的热膨胀系数(α
k1,2
)和水膨胀系数(β
k1,2
)、温度变化(
△
T)和湿度变化(
△
C)，来计算由每个层(k)的水膨胀在每个层(k)的主方向上生成的自由层热液应变(e
k1,2
)，通过在所述自由层热液应变中反映每个层(k)的层压角度(θ
k
)来计算每个层(k)的湿热应变转换(e
kx,y,s
)，基于每个层(k)的所述湿热应变转换(e
kx,y,s
)、每个层(k)的刚度矩阵([Q]
kx,y
)和每个层(k)的厚度(Z
k
)，来计算在所述多层材料中生成的湿热力(N
HTx,y,s
)和湿热力矩(M
HTx,y,s
)，通过将外力(N，M)与所述湿热力(N
HTx,y,s
)和所述湿热力矩(M
HTx,y,s
)相加来形成总力(/N)和总力矩(/M)，以及使用所述总力(/N)和所述总力矩(/M)以及针对所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)的柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)，计算所述多层材料的热膨胀系数(α)和水膨胀系数(β)，使用所述总力(/N)和所述总力矩(/M)以及针对所述多层材料的刚度矩阵([A]
x,y
，[B]
x,y
，[D]
x,y
)的柔度矩阵([a]
x,y
，[b]
x,y
，[c]
x,y
，[d]
x,y
)，来计算中间平面的应变(∈
0x,y
)和曲率(k
x,y,s
)，以及通过利用所述中间平面的曲率(k
x,y,s
)和样本尺寸(x，y)信息来计算所述多层材料的翘曲。9.一种预测具有n个层压膜(n为2或更大的整数)的多层材料的物理性质的方法，所述方法包括：输入包括以下中的任何一个或更多个的输入值：...

【专利技术属性】
技术研发人员：文圣男，金贤泰，全相珍，郑镇美，崔镇旭，任谭爀，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：