用于预测多层材料的物理性质的设备和方法技术

在本发明专利技术中，在开发具有层压结构的多层材料的情况下，可以预测整个层压体的物理性质，例如弹性模量、剪切模量和泊松比(Poisson's ratio)，并且多层材料的整个层压体的均匀化刚度以及从微晶层的物理性质值到厚度都可以提取。取。取。

【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设备和方法


[0001]本申请要求于2021年10月19日提交的韩国专利申请第10
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2021
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0138914号、于2021年10月19日提交的韩国专利申请第10
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2021
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0138918号和于2022年7月13日提交的韩国专利申请第10
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2022
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0086160号的优先权和权益，这些韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
[0002]本专利技术涉及用于预测多层材料的物理性质的设备和方法。

技术介绍

[0003]聚合物膜指非纤维扁平塑料模制品，其重量轻，具有良好的隔离性，具有高透明度并且相对便宜，因此其用于诸如包装材料、家庭用品、电子设备、汽车和飞机的许多领域。
[0004]例如，诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的合成聚合物被加工成聚合物膜并在韩国和国外广泛使用，并且目前，许多合成聚合物被单独或通过混合用作聚合物膜的材料。
[0005]多层膜是一种复合膜，其中为了膜的多功能性的目的，不同类型的膜被层压，并且各种类型的多层膜被用作包装材料，所述多层膜由例如具有聚乙烯(PE)的优异机械性质和玻璃纸的印刷美观性的膜和尼龙以及乙烯醇
‑
乙烯共聚物的组合形成。
[0006]在将这样的多层膜开发为材料的情况下，有必要预测整个层压体的诸如弹性模量、剪切模量和泊松比的物理性质。r/>[0007]当弹性模量被称为“E”时，剪切模量被称为“G”，并且泊松比被称为“υ”时，它们之间的关系如下：
[0008][0009]该材料具有这样的性质，其中横向变形(在与负载成比例的方向上的变形)和纵向变形(在负载方向上的变形)在弹性范围内彼此成比例，并且这两种变形的比率根据弹性极限内的材料具有特定值，并且被称为泊松比。
[0010]此外，当弹性模量表示弹性材料受到应力时出现的应变程度，并且弹性模量被称为“E”，应力被称为“σ”，并且应变被称为“ε”时，它们之间的关系如下。
[0011][0012]同时，由于用于多层膜的材料在制造过程期间在纵向方向(MD)和横向方向(TD)上是各向异性的，因此为了材料的稳健设计，不仅需要接收多层膜的整个层压体的均匀化刚度，而且还需要接收一个未确定膜的物理性质值和厚度中的仅一个作为范围值，并且通过算法提取其他值。
[0013]例如，在韩国未审查专利申请公开第2005
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0112788号(于2005年12月1日公开)，标题为“组合梁的有效刚度的评价及优化其层压角度的方法”中，公开了一种评估通过层压由新型材料组成的层片制成的复合梁的有效刚度的方法，包括：(a)计算层片中的每一个的刚
度；(b)计算整个层压复合梁的刚度矩阵；以及(c)通过将刚度矩阵和应变应用于所得的应力分量公式来得出复合梁的有效刚度值。
[0014]然而，在韩国未审查专利申请公开第2005
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0112788号中公开的技术没有重置刚度矩阵，因此存在的问题是，该技术不适合应用于如本专利技术中的多层膜材料的开发。

技术实现思路

[0015]【技术问题】
[0016]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设备和方法，当开发具有层压结构的多层材料时，该设备和方法可以预测整个层压体的诸如弹性模量、剪切模量和泊松比的物理性质，并且不仅可以提取多层材料的整个层压体的均匀化刚度，还可以提取未确定层的物理性质值或厚度。
[0017]【技术方案】
[0018]作为用于实现以上目的的方面，本专利技术提供了用于预测多层材料的物理性质的设备。
[0019]在一个实施方式中，本专利技术包括：输入单元，其用于输入(a)除未确定层之外的每个层的诸如弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目的任何一个或更多个物理性质，以及(b)未确定层的弹性模量和厚度的任何一个或更多个物理性质；
[0020]控制单元，其连接至输入单元，并且包括整个层压体性质计算单元和未确定层性质计算单元；
[0021]显示器，其连接至控制单元；以及
[0022]存储单元，其连接至控制单元。
[0023]在用于实现以上目的的另一方面，本专利技术提供了预测多层材料的物理性质的方法。
[0024]在一个实施方式中，根据本专利技术的预测其中两个或更多个材料被层压的多层材料的物理性质的方法包括：
[0025]输入除未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目的任何一个或更多个物理性质，以及未确定层的弹性模量和厚度的任何一个或更多个物理性质作为输入值；
[0026]使用所输入的物理性质计算作为整个层压体的多层材料的物理性质；以及
[0027]确定所计算的物理性质是否收敛于最终目标物理性质。
[0028]【有益效果】
[0029]当开发具有层压结构的多层材料时，本专利技术可以预测整个层压体的诸如弹性模量、剪切模量和泊松比的物理性质，并且不仅可以提取多层材料的整个层压体的均匀化刚度，还可以提取未确定层的物理性质值或厚度。
附图说明
[0030]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设备的配置的图。
[0031]图2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。
[0032]图3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。
[0033]图4是示出根据本专利技术的未确定层的弹性模量(E
1,2
)与厚度(z)之间的相关性的图。
具体实施方式
[0034]作为用于实现以上目的的一个方面，本专利技术提供了用于预测多层材料的物理性质的设备。
[0035]在一个实施方式中，本专利技术包括：输入单元，其用于输入(a)除未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目的任何一个或更多个物理性质，以及(b)未确定层的弹性模量和厚度的任何一个或更多个物理性质；
[0036]控制单元，其连接至输入单元，并且包括整个层压体性质计算单元和未确定层性质计算单元；
[0037]显示器，其连接至控制单元；以及
[0038]存储单元，其连接至控制单元。
[0039]在示例性实施方式中，控制单元使用输入的物理性质针对作为整个层压体的多层材料的刚度矩阵设置柔度矩阵，使用设置的柔度矩阵的值来计算作为整个层压体的多层材料的物理性质，并且确定计算的物理性质是否收敛于最终目标物理性质。
[0040]在一个示例性实施方式中，
[0041]本专利技术包括：输入单元，其用于输入(a)除未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目，以及(b)未确定层的弹性模量和厚度中的任何一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于预测多层材料的物理性质的设备，包括：输入单元，其用于输入(a)除未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目的任何一个或更多个物理性质，以及(b)所述未确定层的弹性模量和厚度的任何一个或更多个物理性质；控制单元，其连接至所述输入单元，并且包括整个层压体性质计算单元和未确定层性质计算单元；显示器，其连接至所述控制单元；以及存储单元，其连接至所述控制单元。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元使用所输入的物理性质针对作为整个层压体的所述多层材料的刚度矩阵设置柔度矩阵，使用所设置的柔度矩阵的值来计算作为整个层压体的所述多层材料的物理性质，并且确定所计算的物理性质是否收敛于最终目标物理性质。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输入单元用于输入：(a)除未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目，以及(b)所述未确定层的弹性模量和厚度中的任何一个或更多个。4.根据权利要求1所述的设备，其中，对于其中层压了两个或更多个材料的所述多层材料，所述控制单元接收(a)除未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目，以及(b)所述未确定层的弹性模量和厚度中的任何一个或更多个，使用除所述未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比和剪切模量来计算每个层的刚度矩阵，通过在所获得的刚度矩阵中反映每个层的层压角度来重置每个层的所述刚度矩阵，使用通过接收每个层的厚度信息而重置的所述刚度矩阵的值来计算作为整个层压体的所述多层材料的刚度矩阵，针对所计算的作为整个层压体的所述多层材料的刚度矩阵设置柔度矩阵，并且使用作为整个层压体的所述多层材料的总厚度和所设置的柔度矩阵的值来计算作为整个层压体的所述多层材料的弹性模量(/E
x,y
)、泊松比(/υ
x,y
)和剪切模量(/G
x,y
)中的任何一个或更多个，并且确定所计算的所述多层材料的弹性模量(/E
x,y
)、泊松比(/υ
x,y
)和剪切模量(/G
x,y
)中的任何一个或更多个是否收敛于作为最终目标物理性质接收的目标弹性模量(目标/E
x,y
)、目标泊松比(目标/υ
x,y
)和目标剪切模量(目标/G
x,y
)中的任何一个或更多个。5.根据权利要求1所述的设备，其中，在从所述未确定层的弹性模量和厚度中选择所述弹性模量并输入所述弹性模量的情况下，当所计算的所述多层材料的弹性模量(/E
x,y
)、泊松比(/υ
x,y
)和剪切模量(/G
x,y
)中的任何一个或更多个不收敛于作为最终目标物理性质接收的目标弹性模量(目标/E
x,y
)、目标泊松比(目标/υ
x,y
)和目标剪切模量(目标/G
x,y
)中的任何一个或更多个时，所述控制单元更新所述未确定层的所述弹性模量的值。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，在从所述未确定层的弹性模量和厚度中选择所述厚度并输入所述厚度的情况下，当所计算的所述多层材料的弹性模量(/E
x,y
)、泊松比(/υ
x,y
)和剪切模量(/G
x,y
)中的任何一个或更多个不收敛于作为最终目标物理性质接收的目标弹性模量(目标/E
x,y
)、目标泊松比(目标/υ
x,y
)和目标剪切模量(目标/G
x,y
)中的任何一个或更多个时，所述控制单元更新所述未确定层的所述厚度的值。7.根据权利要求1所述的设备，其中，当所计算的所述多层材料的弹性模量(/E
x,y
)、泊松比(/υ
x,y
)和剪切模量(/G
x,y
)中的任何一个或更多个收敛于作为最终目标物理性质所接收的目标弹性模量(目标/E
x,y
)、目标泊松比(目标/υ
x,y
)和目标剪切模量(目标/G
x,y
)中的任何一个或更多个时，所述控制单元输出所述未确定层的弹性模量、泊松比、剪切模量和厚度中的任何一个或更多个。8.一种预测其中两个或更多个材料被层压的多层材料的物理性质的方法，包括：输入除未确定层之外的每个层的弹性模量、泊松比、剪切模量、厚度、层压角度和设置区域数目的任何一个或更多个物理性质，以及所述未确定层的弹性模量和厚度的任何一个或更多个物理性质作为输入值；使用所输入的物理性质计...

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