JP2002273772A - 射出成形品の構造強度シミュレーション方法及び装置 - Google Patents
射出成形品の構造強度シミュレーション方法及び装置Info
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- JP2002273772A JP2002273772A JP2001081941A JP2001081941A JP2002273772A JP 2002273772 A JP2002273772 A JP 2002273772A JP 2001081941 A JP2001081941 A JP 2001081941A JP 2001081941 A JP2001081941 A JP 2001081941A JP 2002273772 A JP2002273772 A JP 2002273772A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最終成形品の機械的強度が要求性能を満足す
るように成形条件および製品形状を迅速に決定すること
を可能にする射出成形品の構造強度シミュレーション方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 (1) 成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成工程
と、(2) 成形品の成形条件を設定する成形条件設定工程
と、(3) 計算用モデルを用いて成形品を成形条件で射出
成形したときの各微小要素の異方性物性データを算出す
る物性解析工程と、(4) 計算用モデルを用いて成形品に
荷重を負荷した場合の破壊予想位置の応力方向を求める
構造解析工程と、(5) 破壊予想位置における応力方向と
異方性物性データに基づく最大強度方向とのなす角度が
最小となるか否かを判定する判定工程とを含み、判定工
程において角度が最小と判定されるまで(2) 〜(5) の工
程を繰り返し、その判定条件を満たす成形条件を探索す
る。
るように成形条件および製品形状を迅速に決定すること
を可能にする射出成形品の構造強度シミュレーション方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 (1) 成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成工程
と、(2) 成形品の成形条件を設定する成形条件設定工程
と、(3) 計算用モデルを用いて成形品を成形条件で射出
成形したときの各微小要素の異方性物性データを算出す
る物性解析工程と、(4) 計算用モデルを用いて成形品に
荷重を負荷した場合の破壊予想位置の応力方向を求める
構造解析工程と、(5) 破壊予想位置における応力方向と
異方性物性データに基づく最大強度方向とのなす角度が
最小となるか否かを判定する判定工程とを含み、判定工
程において角度が最小と判定されるまで(2) 〜(5) の工
程を繰り返し、その判定条件を満たす成形条件を探索す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維を含有してい
るナイロン樹脂などの射出成形品について、製品形状や
金型形状の設計および成形条件の決定にあたって、最終
成形品の機械的強度が要求性能を満足できるように成形
条件および製品形状を決定するために有用な構造強度シ
ミュレーション方法及び装置に関する。
るナイロン樹脂などの射出成形品について、製品形状や
金型形状の設計および成形条件の決定にあたって、最終
成形品の機械的強度が要求性能を満足できるように成形
条件および製品形状を決定するために有用な構造強度シ
ミュレーション方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】射出成形品の製品設計においては、繊維
強化樹脂、非繊維強化樹脂とも樹脂物性が等方性である
と仮定して行った構造解析や材料力学計算を用いて強度
の評価を行っている。また、射出成形用の金型形状の設
計や変更および成形条件の決定は、金型内での樹脂の流
動解析を行い、結果として得られる製品形状の寸法精度
を検討するという過程を繰り返して行っている。
強化樹脂、非繊維強化樹脂とも樹脂物性が等方性である
と仮定して行った構造解析や材料力学計算を用いて強度
の評価を行っている。また、射出成形用の金型形状の設
計や変更および成形条件の決定は、金型内での樹脂の流
動解析を行い、結果として得られる製品形状の寸法精度
を検討するという過程を繰り返して行っている。
【０００３】そのため、要求されている機械強度を満足
するような射出成形品の設計は、製品設計のために行っ
た強度評価の結果と、金型形状設計および成形条件の決
定のために行った流動解析結果を合わせて、多くの工数
をかけて試行錯誤的に行っているのが現状である。
するような射出成形品の設計は、製品設計のために行っ
た強度評価の結果と、金型形状設計および成形条件の決
定のために行った流動解析結果を合わせて、多くの工数
をかけて試行錯誤的に行っているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、射出
成形品の設計に際し、最終成形品の機械的強度が要求性
能を満足するように成形条件および製品形状を迅速に決
定することを可能にする射出成形品の構造強度シミュレ
ーション方法及び装置を提供することにある。
成形品の設計に際し、最終成形品の機械的強度が要求性
能を満足するように成形条件および製品形状を迅速に決
定することを可能にする射出成形品の構造強度シミュレ
ーション方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の射出成形品の構造強度シミュレーション方法
は、異方性物性をもつ射出成形品の構造強度を向上させ
ることを目的とするシミュレーション方法であって、
(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成工程と、(2) 前記
成形品の成形条件を設定する成形条件設定工程と、(3)
前記計算用モデルを用いて、前記成形品を前記成形条件
で射出成形したときの各微小要素の異方性物性データを
算出する物性解析工程と、(4) 前記計算用モデルを用い
て、前記成形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及
び該破壊予想位置の応力方向を求める構造解析工程と、
(5) 前記成形品の破壊予想位置について、その応力方向
と異方性物性データに基づく最大強度方向とのなす角度
が最小となるか否かを判定する判定工程と、を含み、前
記判定工程において角度が最小と判定されるまで(2) 〜
(5) の工程を繰り返し、その判定条件を満たす成形条件
を探索することを特徴とするものである。
に本発明の射出成形品の構造強度シミュレーション方法
は、異方性物性をもつ射出成形品の構造強度を向上させ
ることを目的とするシミュレーション方法であって、
(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成工程と、(2) 前記
成形品の成形条件を設定する成形条件設定工程と、(3)
前記計算用モデルを用いて、前記成形品を前記成形条件
で射出成形したときの各微小要素の異方性物性データを
算出する物性解析工程と、(4) 前記計算用モデルを用い
て、前記成形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及
び該破壊予想位置の応力方向を求める構造解析工程と、
(5) 前記成形品の破壊予想位置について、その応力方向
と異方性物性データに基づく最大強度方向とのなす角度
が最小となるか否かを判定する判定工程と、を含み、前
記判定工程において角度が最小と判定されるまで(2) 〜
(5) の工程を繰り返し、その判定条件を満たす成形条件
を探索することを特徴とするものである。
【０００６】また、本発明の射出成形品の構造強度シミ
ュレーション方法は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション方法
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成工程
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所のゲート位置を
設定するゲート位置設定工程と、(3) 前記計算用モデル
を用いて、前記成形品を前記ゲート位置を含む所定の成
形条件で射出成形したときの流動物性データを算出する
流動解析工程と、(4) 前記流動解析工程で得られる結果
に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保圧冷却
解析工程と、(5) 前記流動解析工程で得られる結果に基
づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向解析工
程と、(6) 前記保圧冷却解析工程と繊維配向解析工程で
得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性データ
を算出する物性解析工程と、(7) 前記計算用モデルを用
いて、前記物性解析工程で得られる結果を示す成形品に
荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想位置
の引張応力方向を求める構造解析工程と、(8) 前記繊維
配向解析工程で算出した結果のうち、前記破壊予想位置
の繊維配向を求める繊維配向抽出工程と、(9) 前記成形
品の破壊予想位置について、その引張応力方向と繊維配
向とのなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを判定
する判定工程と、を含み、前記判定工程において角度が
最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の工程を繰り返
し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所のゲート位
置を探索することを特徴とするものである。
ュレーション方法は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション方法
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成工程
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所のゲート位置を
設定するゲート位置設定工程と、(3) 前記計算用モデル
を用いて、前記成形品を前記ゲート位置を含む所定の成
形条件で射出成形したときの流動物性データを算出する
流動解析工程と、(4) 前記流動解析工程で得られる結果
に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保圧冷却
解析工程と、(5) 前記流動解析工程で得られる結果に基
づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向解析工
程と、(6) 前記保圧冷却解析工程と繊維配向解析工程で
得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性データ
を算出する物性解析工程と、(7) 前記計算用モデルを用
いて、前記物性解析工程で得られる結果を示す成形品に
荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想位置
の引張応力方向を求める構造解析工程と、(8) 前記繊維
配向解析工程で算出した結果のうち、前記破壊予想位置
の繊維配向を求める繊維配向抽出工程と、(9) 前記成形
品の破壊予想位置について、その引張応力方向と繊維配
向とのなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを判定
する判定工程と、を含み、前記判定工程において角度が
最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の工程を繰り返
し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所のゲート位
置を探索することを特徴とするものである。
【０００７】更に、本発明の射出成形品の構造強度シミ
ュレーション方法は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション方法
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成工程
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所の肉厚変化が可
能な位置の肉厚を設定する肉厚設定工程と、(3) 前記計
算用モデルを用いて、前記肉厚条件を備えた成形品を所
定の成形条件で射出成形したときの流動物性データを算
出する流動解析工程と、(4) 前記流動解析工程で得られ
る結果に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保
圧冷却解析工程と、(5) 前記流動解析工程で得られる結
果に基づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向
解析工程と、(6) 前記保圧冷却解析工程と繊維配向解析
工程で得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性
データを算出する物性解析工程と、(7) 前記計算用モデ
ルを用いて、前記物性解析工程で得られる結果を示す成
形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予
想位置の引張応力方向を求める構造解析工程と、(8) 前
記繊維配向解析工程で算出した結果のうち、前記破壊予
想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出工程と、(9) 前
記成形品の破壊予想位置について、その引張応力方向と
繊維配向のなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを
判定する判定工程と、を含み、前記判定工程において角
度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の工程を繰り
返し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所の肉厚を
探索することを特徴とするものである。
ュレーション方法は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション方法
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成工程
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所の肉厚変化が可
能な位置の肉厚を設定する肉厚設定工程と、(3) 前記計
算用モデルを用いて、前記肉厚条件を備えた成形品を所
定の成形条件で射出成形したときの流動物性データを算
出する流動解析工程と、(4) 前記流動解析工程で得られ
る結果に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保
圧冷却解析工程と、(5) 前記流動解析工程で得られる結
果に基づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向
解析工程と、(6) 前記保圧冷却解析工程と繊維配向解析
工程で得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性
データを算出する物性解析工程と、(7) 前記計算用モデ
ルを用いて、前記物性解析工程で得られる結果を示す成
形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予
想位置の引張応力方向を求める構造解析工程と、(8) 前
記繊維配向解析工程で算出した結果のうち、前記破壊予
想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出工程と、(9) 前
記成形品の破壊予想位置について、その引張応力方向と
繊維配向のなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを
判定する判定工程と、を含み、前記判定工程において角
度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の工程を繰り
返し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所の肉厚を
探索することを特徴とするものである。
【０００８】一方、上記目的を達成するために本発明の
射出成形品の構造強度シミュレーション装置は、異方性
物性をもつ射出成形品の構造強度を向上させることを目
的とするシミュレーション装置であって、(1) 前記成形
品の形状を複数の微小要素に分割した計算用モデルを作
成する計算用モデル作成手段と、(2) 前記成形品の成形
条件を設定する成形条件設定手段と、(3) 前記計算用モ
デルを用いて、前記成形品を前記成形条件で射出成形し
たときの各微小要素の異方性物性データを算出する物性
解析手段と、(4) 前記計算用モデルを用いて、前記成形
品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想
位置の応力方向を求める構造解析手段と、(5) 前記成形
品の破壊予想位置について、その応力方向と異方性物性
データに基づく最大強度方向とのなす角度が最小となる
か否かを判定する判定手段と、を含み、前記判定手段に
おいて角度が最小と判定されるまで(2) 〜(5) の手段の
実行を繰り返し、その判定条件を満たす成形条件を探索
することを特徴とするものである。
射出成形品の構造強度シミュレーション装置は、異方性
物性をもつ射出成形品の構造強度を向上させることを目
的とするシミュレーション装置であって、(1) 前記成形
品の形状を複数の微小要素に分割した計算用モデルを作
成する計算用モデル作成手段と、(2) 前記成形品の成形
条件を設定する成形条件設定手段と、(3) 前記計算用モ
デルを用いて、前記成形品を前記成形条件で射出成形し
たときの各微小要素の異方性物性データを算出する物性
解析手段と、(4) 前記計算用モデルを用いて、前記成形
品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想
位置の応力方向を求める構造解析手段と、(5) 前記成形
品の破壊予想位置について、その応力方向と異方性物性
データに基づく最大強度方向とのなす角度が最小となる
か否かを判定する判定手段と、を含み、前記判定手段に
おいて角度が最小と判定されるまで(2) 〜(5) の手段の
実行を繰り返し、その判定条件を満たす成形条件を探索
することを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の射出成形品の構造強度シミ
ュレーション装置は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション装置
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成手段
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所のゲート位置を
設定するゲート位置設定手段と、(3) 前記計算用モデル
を用いて、前記成形品を前記ゲート位置を含む所定の成
形条件で射出成形したときの流動物性データを算出する
流動解析手段と、(4) 前記流動解析手段で得られる結果
に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保圧冷却
解析手段と、(5) 前記流動解析手段で得られる結果に基
づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向解析手
段と、(6) 前記保圧冷却解析手段と繊維配向解析手段で
得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性データ
を算出する物性解析手段と、(7) 前記計算用モデルを用
いて、前記物性解析手段で得られる結果を示す成形品に
荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想位置
の引張応力方向を求める構造解析手段と、(8) 前記繊維
配向解析手段で算出した結果のうち、前記破壊予想位置
の繊維配向を求める繊維配向抽出手段と、(9) 前記成形
品の破壊予想位置について、その引張応力方向と繊維配
向のなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを判定す
る判定手段と、を含み、前記判定手段において角度が最
小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の手段の実行を繰り
返し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所のゲート
位置を探索することを特徴とするものである。
ュレーション装置は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション装置
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成手段
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所のゲート位置を
設定するゲート位置設定手段と、(3) 前記計算用モデル
を用いて、前記成形品を前記ゲート位置を含む所定の成
形条件で射出成形したときの流動物性データを算出する
流動解析手段と、(4) 前記流動解析手段で得られる結果
に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保圧冷却
解析手段と、(5) 前記流動解析手段で得られる結果に基
づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向解析手
段と、(6) 前記保圧冷却解析手段と繊維配向解析手段で
得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性データ
を算出する物性解析手段と、(7) 前記計算用モデルを用
いて、前記物性解析手段で得られる結果を示す成形品に
荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想位置
の引張応力方向を求める構造解析手段と、(8) 前記繊維
配向解析手段で算出した結果のうち、前記破壊予想位置
の繊維配向を求める繊維配向抽出手段と、(9) 前記成形
品の破壊予想位置について、その引張応力方向と繊維配
向のなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを判定す
る判定手段と、を含み、前記判定手段において角度が最
小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の手段の実行を繰り
返し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所のゲート
位置を探索することを特徴とするものである。
【００１０】更に、本発明の射出成形品の構造強度シミ
ュレーション装置は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション装置
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成手段
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所の肉厚変化が可
能な位置の肉厚を設定する肉厚設定手段と、(3) 前記計
算用モデルを用いて、前記肉厚条件を備えた成形品を所
定の成形条件で射出成形したときの流動物性データを算
出する流動解析手段と、(4) 前記流動解析手段で得られ
る結果に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保
圧冷却解析手段と、(5) 前記流動解析手段で得られる結
果に基づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向
解析手段と、(6) 前記保圧冷却解析手段と繊維配向解析
手段で得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性
データを算出する物性解析手段と、(7) 前記計算用モデ
ルを用いて、前記物性解析手段で得られる結果を示す成
形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予
想位置の引張応力方向を求めるための構造解析手段と、
(8) 前記繊維配向解析手段で算出した結果のうち、前記
破壊予想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出手段と、
(9) 前記成形品の破壊予想位置について、その引張応力
方向と繊維配向のなす角度が許容範囲内で最小となるか
否かを判定する判定手段と、を含み、前記判定手段にお
いて角度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の手段
の実行を繰り返し、その判定条件を満たす少なくとも一
箇所の肉厚を探索することを特徴とするものである。
ュレーション装置は、繊維強化樹脂射出成形品の構造強
度を向上させることを目的とするシミュレーション装置
であって、(1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分
割した計算用モデルを作成する計算用モデル作成手段
と、(2) 前記成形品の少なくとも一箇所の肉厚変化が可
能な位置の肉厚を設定する肉厚設定手段と、(3) 前記計
算用モデルを用いて、前記肉厚条件を備えた成形品を所
定の成形条件で射出成形したときの流動物性データを算
出する流動解析手段と、(4) 前記流動解析手段で得られ
る結果に基づいて各微小要素の体積収縮率を算出する保
圧冷却解析手段と、(5) 前記流動解析手段で得られる結
果に基づいて各微小要素の繊維配向を算出する繊維配向
解析手段と、(6) 前記保圧冷却解析手段と繊維配向解析
手段で得られる結果に基づいて各微小要素の異方性物性
データを算出する物性解析手段と、(7) 前記計算用モデ
ルを用いて、前記物性解析手段で得られる結果を示す成
形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予
想位置の引張応力方向を求めるための構造解析手段と、
(8) 前記繊維配向解析手段で算出した結果のうち、前記
破壊予想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出手段と、
(9) 前記成形品の破壊予想位置について、その引張応力
方向と繊維配向のなす角度が許容範囲内で最小となるか
否かを判定する判定手段と、を含み、前記判定手段にお
いて角度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の手段
の実行を繰り返し、その判定条件を満たす少なくとも一
箇所の肉厚を探索することを特徴とするものである。
【００１１】本発明では、繊維強化樹脂射出成形品のよ
うに異方性物性をもつ射出成形品について、成形品形状
及び成形条件と共に異方性物性を加味した構造強度シミ
ュレーションを行い、例えば引張応力方向と繊維配向と
のなす角度を指標として、破壊予想位置での強度が最大
限に大きくなるような判定を得るまで所定のパラメータ
を探究するので、最終成形品の機械的強度が要求性能を
満足するように成形条件および製品形状を迅速に決定す
ることが可能である。
うに異方性物性をもつ射出成形品について、成形品形状
及び成形条件と共に異方性物性を加味した構造強度シミ
ュレーションを行い、例えば引張応力方向と繊維配向と
のなす角度を指標として、破壊予想位置での強度が最大
限に大きくなるような判定を得るまで所定のパラメータ
を探究するので、最終成形品の機械的強度が要求性能を
満足するように成形条件および製品形状を迅速に決定す
ることが可能である。
【００１２】本発明の射出成形品の製造方法は、上述し
た射出成形品の構造強度シミュレーション方法により少
なくとも成形条件のパラメータを決定し、そのパラメー
タにより射出成形品を製造することを特徴とするもので
ある。
た射出成形品の構造強度シミュレーション方法により少
なくとも成形条件のパラメータを決定し、そのパラメー
タにより射出成形品を製造することを特徴とするもので
ある。
【００１３】また、本発明のソフトウェアは、上述した
射出成形品の構造強度シミュレーション方法をコンピュ
ータに実行させるためのプログラムを含むものである。
射出成形品の構造強度シミュレーション方法をコンピュ
ータに実行させるためのプログラムを含むものである。
【００１４】更に、本発明のコンピュータ読み取り可能
な記憶媒体は、上述した射出成形品の構造強度シミュレ
ーション方法をコンピュータに実行させるためのプログ
ラムを記憶したものである。
な記憶媒体は、上述した射出成形品の構造強度シミュレ
ーション方法をコンピュータに実行させるためのプログ
ラムを記憶したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について添付の図面
を参照しながら詳細に説明する。
を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明の実施形態からなる射出成形
品の構造強度シミュレーション方法を示すフローチャー
トである。
品の構造強度シミュレーション方法を示すフローチャー
トである。
【００１７】先ず、ステップＳ１において計算用モデル
を作成する。これには、３次元ＣＡＤデータから中立面
を作成し、２次元シェル要素を自動作成したり、ＣＡＤ
データを直接利用して３次元ソリッド要素を自動作成す
る方法がある。これは多くのＣＡＤに搭載されている既
存の技術である。また、２次元図面より、中立面を考慮
して２次元シェル要素を作成したり、３次元ソリッド要
素を作成する方法などがある。これらの計算用モデル作
成作業には、汎用の計算用モデル作成ソフト（例えばMS
C 社のPATRAN）を用いることができる。
を作成する。これには、３次元ＣＡＤデータから中立面
を作成し、２次元シェル要素を自動作成したり、ＣＡＤ
データを直接利用して３次元ソリッド要素を自動作成す
る方法がある。これは多くのＣＡＤに搭載されている既
存の技術である。また、２次元図面より、中立面を考慮
して２次元シェル要素を作成したり、３次元ソリッド要
素を作成する方法などがある。これらの計算用モデル作
成作業には、汎用の計算用モデル作成ソフト（例えばMS
C 社のPATRAN）を用いることができる。
【００１８】次に、ステップＳ２において少なくとも一
箇所のゲート位置の設定を行う。次いで、ステップＳ３
１において流動解析を行う。流動解析では、入力データ
として樹脂物性データ、成形条件データ、解析条件デー
タが与えられ、出力データとして、流動挙動データ、樹
脂温度データ及び圧力データなどの流動物性データが得
られる。ここで、成形条件データとは充填時間、射出温
度、ゲート位置、金型温度などである。
箇所のゲート位置の設定を行う。次いで、ステップＳ３
１において流動解析を行う。流動解析では、入力データ
として樹脂物性データ、成形条件データ、解析条件デー
タが与えられ、出力データとして、流動挙動データ、樹
脂温度データ及び圧力データなどの流動物性データが得
られる。ここで、成形条件データとは充填時間、射出温
度、ゲート位置、金型温度などである。
【００１９】続いて、ステップＳ３２において保圧冷却
解析を行う。保圧冷却解析では、樹脂物性データ、成形
条件データに加え、流動解析の結果が入力データとな
り、出力データとして各微小要素の体積収縮率などが得
られる。
解析を行う。保圧冷却解析では、樹脂物性データ、成形
条件データに加え、流動解析の結果が入力データとな
り、出力データとして各微小要素の体積収縮率などが得
られる。
【００２０】続いて、ステップＳ３３において繊維配向
解析を行う。繊維配向解析においても、流動解析の結果
が入力データとなり、出力データとして各微小要素の繊
維配向が得られる。
解析を行う。繊維配向解析においても、流動解析の結果
が入力データとなり、出力データとして各微小要素の繊
維配向が得られる。
【００２１】次に、ステップＳ３４において物性解析を
行う。物性解析では、ここまで計算した流動解析、保圧
冷却解析、繊維配向解析の結果に加え、樹脂物性データ
が入力データとなり、最終的に出力データとして、各微
小要素の異方性物性データが得られる。但し、１回目
（ｉ＝１）の計算では、この物性解析のステップは省略
し、物性を等方性と仮定して進める。
行う。物性解析では、ここまで計算した流動解析、保圧
冷却解析、繊維配向解析の結果に加え、樹脂物性データ
が入力データとなり、最終的に出力データとして、各微
小要素の異方性物性データが得られる。但し、１回目
（ｉ＝１）の計算では、この物性解析のステップは省略
し、物性を等方性と仮定して進める。
【００２２】次に、ステップＳ４において破壊予想位置
及び該破壊予想位置の引張応力方向を求めるために構造
解析を行う。構造解析では、入力データとして境界条件
データ、外力や強制変位などの荷重データ、成形品形状
データ及び物性データが与えられ、出力データとして変
形量データ及び応力データなど荷重に対する応答データ
が得られる。このとき物性として、ステップＳ３４で得
られた成形品の局所的な物性値を構造解析用データとし
て設定する。反映する各部の局所的な物性値は、ステッ
プＳ３３の繊維配向解析で得られた繊維の向き、配向
度、ステップＳ３２の保圧・冷却解析で得られた密度・
収縮ひずみ量等から算出する。但し、１回目の解析では
等方性を仮定する。このような解析は、MSC.Nastran
（MSC 社製）、ABAQUS（HKS 社製）などのソフトウェア
を使用することで実行可能な既存の技術である。また、
簡易な形状や条件であれば、ソフトウェアを使用しなく
ても、材料力学理論より結果を得ることができる。
及び該破壊予想位置の引張応力方向を求めるために構造
解析を行う。構造解析では、入力データとして境界条件
データ、外力や強制変位などの荷重データ、成形品形状
データ及び物性データが与えられ、出力データとして変
形量データ及び応力データなど荷重に対する応答データ
が得られる。このとき物性として、ステップＳ３４で得
られた成形品の局所的な物性値を構造解析用データとし
て設定する。反映する各部の局所的な物性値は、ステッ
プＳ３３の繊維配向解析で得られた繊維の向き、配向
度、ステップＳ３２の保圧・冷却解析で得られた密度・
収縮ひずみ量等から算出する。但し、１回目の解析では
等方性を仮定する。このような解析は、MSC.Nastran
（MSC 社製）、ABAQUS（HKS 社製）などのソフトウェア
を使用することで実行可能な既存の技術である。また、
簡易な形状や条件であれば、ソフトウェアを使用しなく
ても、材料力学理論より結果を得ることができる。
【００２３】次に、ステップＳ５において破壊予想位置
の繊維配向を求める。ここではステップＳ３３より得ら
れた繊維配向のうち、ステップＳ４で算出された破壊予
想位置での繊維配向を求める。
の繊維配向を求める。ここではステップＳ３３より得ら
れた繊維配向のうち、ステップＳ４で算出された破壊予
想位置での繊維配向を求める。
【００２４】次に、ステップＳ６において、破壊予想位
置について、ステップＳ４の構造解析の結果得られた引
張応力方向と、ステップＳ５の結果得られた繊維配向と
のなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを判定す
る。ガラス繊維などを含有する樹脂の場合、繊維の配向
によって強度が大きく異なる。例えばガラス繊維３０％
含有のナイロン樹脂の引張試験を行った場合、脆性破壊
に近い挙動を示すため降伏点で破壊すると仮定すると、
繊維配向方向に引張力をかけた場合と、繊維配向と垂直
方向に引張力をかけた場合とでは、前者の降伏点応力が
後者に比べて約１．５倍大きくなる。樹脂製品は一般に
引張応力によって破壊することから、上述した破壊予想
位置の繊維を引張応力方向に配向させることによって、
成形品の構造強度を向上させることが可能となる。
置について、ステップＳ４の構造解析の結果得られた引
張応力方向と、ステップＳ５の結果得られた繊維配向と
のなす角度が許容範囲内で最小となるか否かを判定す
る。ガラス繊維などを含有する樹脂の場合、繊維の配向
によって強度が大きく異なる。例えばガラス繊維３０％
含有のナイロン樹脂の引張試験を行った場合、脆性破壊
に近い挙動を示すため降伏点で破壊すると仮定すると、
繊維配向方向に引張力をかけた場合と、繊維配向と垂直
方向に引張力をかけた場合とでは、前者の降伏点応力が
後者に比べて約１．５倍大きくなる。樹脂製品は一般に
引張応力によって破壊することから、上述した破壊予想
位置の繊維を引張応力方向に配向させることによって、
成形品の構造強度を向上させることが可能となる。
【００２５】上記実施形態はゲート位置をパラメータと
してシミュレーションを行うものであるが、本発明では
ゲート位置以外の成形条件や成形品の少なくとも一箇所
の肉厚変化が可能な位置の肉厚をパラメータとしても良
い。これら成形条件や肉厚をパラメータとする場合も、
構造解析の結果得られた破壊予想位置の引張応力方向
と、繊維配向解析の結果得られた破壊予想位置の繊維配
向とのなす角度が許容範囲内で最小であるか否かを判定
し、その角度が最小と判定されるまで再計算して、破壊
予想位置の繊維を引張応力方向に配向させることで、最
適な成形条件又は肉厚を探索することができる。
してシミュレーションを行うものであるが、本発明では
ゲート位置以外の成形条件や成形品の少なくとも一箇所
の肉厚変化が可能な位置の肉厚をパラメータとしても良
い。これら成形条件や肉厚をパラメータとする場合も、
構造解析の結果得られた破壊予想位置の引張応力方向
と、繊維配向解析の結果得られた破壊予想位置の繊維配
向とのなす角度が許容範囲内で最小であるか否かを判定
し、その角度が最小と判定されるまで再計算して、破壊
予想位置の繊維を引張応力方向に配向させることで、最
適な成形条件又は肉厚を探索することができる。
【００２６】本発明では、繊維強化樹脂射出成形品につ
いて構造強度を向上させるためのシミュレーションを行
う場合、破壊予想位置における引張応力方向と繊維配向
とのなす角度を利用して最適化の判定を行うことが好ま
しい。また、異方性物性をもつ射出成形品であれば、計
算用モデルを用いて、成形品を特定の成形条件で射出成
形したときの各微小要素の異方性物性データを算出する
と共に、該成形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置
の応力方向を求め、その破壊予想位置における応力方向
と異方性物性データに基づく最大強度方向（繊維配向に
相当）とのなす角度を利用して最適化の判定を行うこと
が可能である。
いて構造強度を向上させるためのシミュレーションを行
う場合、破壊予想位置における引張応力方向と繊維配向
とのなす角度を利用して最適化の判定を行うことが好ま
しい。また、異方性物性をもつ射出成形品であれば、計
算用モデルを用いて、成形品を特定の成形条件で射出成
形したときの各微小要素の異方性物性データを算出する
と共に、該成形品に荷重を負荷した場合の破壊予想位置
の応力方向を求め、その破壊予想位置における応力方向
と異方性物性データに基づく最大強度方向（繊維配向に
相当）とのなす角度を利用して最適化の判定を行うこと
が可能である。
【００２７】最適化の方法としては、例えばゲート位置
等の成形条件をパラメータとして評価関数の再計算を行
い、評価関数が目的範囲に入った時のパラメータを最適
とする方法等が考えられる。また、比較的簡易な形状で
ある場合には、最初の解析結果から最適なゲート位置な
どのパラメータを推測し、再計算により確認することも
考えられる。評価関数を用いた最適化の場合には、破壊
予想位置の引張応力方向に対して繊維がなす角度θを目
的関数として用いることが考えられる。
等の成形条件をパラメータとして評価関数の再計算を行
い、評価関数が目的範囲に入った時のパラメータを最適
とする方法等が考えられる。また、比較的簡易な形状で
ある場合には、最初の解析結果から最適なゲート位置な
どのパラメータを推測し、再計算により確認することも
考えられる。評価関数を用いた最適化の場合には、破壊
予想位置の引張応力方向に対して繊維がなす角度θを目
的関数として用いることが考えられる。
【００２８】次に、本発明のシミュレーション方法を実
行するための装置について図２を用いて説明する。図２
は本発明のハードウェア構成を示す図である。コンピュ
ータ１０１に入力装置１０３、表示装置１０４及び補助
記憶装置１０２が接続されている。コンピュータ１０１
のメモリ上には計算用モデル作成ソフト１０５、射出成
形解析ソフト１０６、構造解析ソフト１０７が記憶され
ている。
行するための装置について図２を用いて説明する。図２
は本発明のハードウェア構成を示す図である。コンピュ
ータ１０１に入力装置１０３、表示装置１０４及び補助
記憶装置１０２が接続されている。コンピュータ１０１
のメモリ上には計算用モデル作成ソフト１０５、射出成
形解析ソフト１０６、構造解析ソフト１０７が記憶され
ている。
【００２９】計算用モデル作成ソフト１０５（計算用モ
デル作成手段）は、射出成形品の形状を微小な要素に分
割した計算用モデルを作成し、そのデータを補助記憶装
置１０２に格納する。
デル作成手段）は、射出成形品の形状を微小な要素に分
割した計算用モデルを作成し、そのデータを補助記憶装
置１０２に格納する。
【００３０】射出成形解析ソフト１０６（ゲート位置設
定手段、流動解析手段、保圧冷却解析手段、繊維配向解
析手段、物性解析手段）は、成形条件及び計算用モデル
を用いて、各微小要素の繊維配向及び物性値を算出し、
そのデータを補助記憶装置１０２に格納する。
定手段、流動解析手段、保圧冷却解析手段、繊維配向解
析手段、物性解析手段）は、成形条件及び計算用モデル
を用いて、各微小要素の繊維配向及び物性値を算出し、
そのデータを補助記憶装置１０２に格納する。
【００３１】構造解析ソフト１０７（構造解析手段）
は、計算用モデルと射出成形解析ソフトで算出された物
性値を読み込み破壊予想部分の引張応力方向を算出し、
そのデータを補助記憶装置１０２に格納する。
は、計算用モデルと射出成形解析ソフトで算出された物
性値を読み込み破壊予想部分の引張応力方向を算出し、
そのデータを補助記憶装置１０２に格納する。
【００３２】そして、コンピュータ１０１（繊維配向抽
出手段、判定手段）が破壊予想位置について射出成形解
析ソフト１０６で算出された繊維配向と、構造解析ソフ
ト１０７で算出された引張応力方向を内部のランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）に読み込んで２つの成す角度θ
を算出し、例えば表示装置１０４に表示する。この角度
が許容範囲内で最小となるまで、計算を繰り返す手段と
して、例えば表示装置１０４に表示された結果を確認し
た後、オペレータが成形条件や計算用モデルを修正して
再計算を繰り返しても良いし、コンピュータ１０１に最
適化ソフトを記憶させ、角度θを目的関数として、目的
関数が許容範囲内で最小となるまで繰り返し最適化計算
を実行させても良い。
出手段、判定手段）が破壊予想位置について射出成形解
析ソフト１０６で算出された繊維配向と、構造解析ソフ
ト１０７で算出された引張応力方向を内部のランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）に読み込んで２つの成す角度θ
を算出し、例えば表示装置１０４に表示する。この角度
が許容範囲内で最小となるまで、計算を繰り返す手段と
して、例えば表示装置１０４に表示された結果を確認し
た後、オペレータが成形条件や計算用モデルを修正して
再計算を繰り返しても良いし、コンピュータ１０１に最
適化ソフトを記憶させ、角度θを目的関数として、目的
関数が許容範囲内で最小となるまで繰り返し最適化計算
を実行させても良い。
【００３３】
【実施例】図３〜図７は構造強度を向上させるためにゲ
ート位置を最適化した具体例を示すものである。図３及
び図４は、縦１２mm、横４６mm、高さ１２mmで肉厚が１
mm、内部に肉厚１mmのリブが８つある箱の中立面を使用
して、２次元シェルにて一辺１mmの正方形のメッシュを
生成させた形状データからなる計算用モデルであり、こ
のモデルは２３２６個の節点と２３５０個の要素で構成
されている。
ート位置を最適化した具体例を示すものである。図３及
び図４は、縦１２mm、横４６mm、高さ１２mmで肉厚が１
mm、内部に肉厚１mmのリブが８つある箱の中立面を使用
して、２次元シェルにて一辺１mmの正方形のメッシュを
生成させた形状データからなる計算用モデルであり、こ
のモデルは２３２６個の節点と２３５０個の要素で構成
されている。
【００３４】図３及び図４の形状を有する成形品におい
て破壊予想位置の繊維配向を引張方向に配向させるゲー
ト位置を決定する。成形温度２９０度、充填時間１秒、
金型温度８０度、保圧４０MPa 、保圧時間４sec 、冷却
時間１０sec の成形条件と、ナイロン樹脂（ガラス繊維
含有率３０％）の物性データを用いて、射出成形解析
（流動解析、保圧冷却解析、繊維配向解析）を実行し
た。ゲート位置Ｇは図６に示す通り長辺サイド２点とし
た。射出成形解析ソフトとして、TIMON （東レ株式会社
製）を使用した。
て破壊予想位置の繊維配向を引張方向に配向させるゲー
ト位置を決定する。成形温度２９０度、充填時間１秒、
金型温度８０度、保圧４０MPa 、保圧時間４sec 、冷却
時間１０sec の成形条件と、ナイロン樹脂（ガラス繊維
含有率３０％）の物性データを用いて、射出成形解析
（流動解析、保圧冷却解析、繊維配向解析）を実行し
た。ゲート位置Ｇは図６に示す通り長辺サイド２点とし
た。射出成形解析ソフトとして、TIMON （東レ株式会社
製）を使用した。
【００３５】次に、等方性を仮定して構造解析を行う。
ここでは、図３に示すように箱上縁中央部に荷重負荷点
Ｌを設ける一方で、図４に示すように箱底面両端部にＺ
方向変位を規制する支持部Ｓを設けた３点曲げの解析を
行い、荷重として強制変位を負荷した。構造解析には、
ABAQUS（HKS 社製）を使用した。
ここでは、図３に示すように箱上縁中央部に荷重負荷点
Ｌを設ける一方で、図４に示すように箱底面両端部にＺ
方向変位を規制する支持部Ｓを設けた３点曲げの解析を
行い、荷重として強制変位を負荷した。構造解析には、
ABAQUS（HKS 社製）を使用した。
【００３６】以上２つの解析の結果、構造解析の出力と
して、引張応力によって破壊すると仮定した場合の破壊
予想位置Ｐの引張応力の向きを図５に示し、繊維配向解
析の出力として得られる破壊予想位置Ｐの繊維配向を図
６に示す。箱底面の破壊予想位置Ｐについて、構造解析
の結果得られた引張応力方向と、射出成形解析の結果得
られた繊維配向を比較すると、図５では破壊予想位置Ｐ
の引張応力の向きがＸ軸方向であるのに対し、図６の繊
維配向はＹ軸方向であり、破壊予想位置Ｐにおける引張
応力の向きと繊維配向のなす角度は90度である。
して、引張応力によって破壊すると仮定した場合の破壊
予想位置Ｐの引張応力の向きを図５に示し、繊維配向解
析の出力として得られる破壊予想位置Ｐの繊維配向を図
６に示す。箱底面の破壊予想位置Ｐについて、構造解析
の結果得られた引張応力方向と、射出成形解析の結果得
られた繊維配向を比較すると、図５では破壊予想位置Ｐ
の引張応力の向きがＸ軸方向であるのに対し、図６の繊
維配向はＹ軸方向であり、破壊予想位置Ｐにおける引張
応力の向きと繊維配向のなす角度は90度である。
【００３７】次に、オペレータの手動作業により、ゲー
ト位置Ｇを変更して再計算を行う。再計算では、ゲート
位置Ｇは図７に示す通り短辺サイド１点とした。また、
２回目からの計算では、射出成形解析で求められた繊維
の向き、配向度、保圧・冷却解析で得られた密度・収縮
ひずみ量等から算出した物性を各微小要素に反映して構
造解析を行う。なお、物性解析にもTIMON （東レ株式会
社製）を使用した。
ト位置Ｇを変更して再計算を行う。再計算では、ゲート
位置Ｇは図７に示す通り短辺サイド１点とした。また、
２回目からの計算では、射出成形解析で求められた繊維
の向き、配向度、保圧・冷却解析で得られた密度・収縮
ひずみ量等から算出した物性を各微小要素に反映して構
造解析を行う。なお、物性解析にもTIMON （東レ株式会
社製）を使用した。
【００３８】その結果、図７に示す通り、破壊予想位置
Ｐに相当する箱底面中央の繊維配向はＸ軸方向に配向
し、破壊予想位置Ｐにおける引張応力の向きと繊維配向
のなす角度は０度である。角度θの許容範囲を０度以上
９０度以下とすると、図７のゲート位置Ｇが判定条件を
満たすゲート位置となる。
Ｐに相当する箱底面中央の繊維配向はＸ軸方向に配向
し、破壊予想位置Ｐにおける引張応力の向きと繊維配向
のなす角度は０度である。角度θの許容範囲を０度以上
９０度以下とすると、図７のゲート位置Ｇが判定条件を
満たすゲート位置となる。
【００３９】本実施例ではゲート位置をパラメータとし
たが、肉厚が変更できる箇所がある場合には、その肉厚
を変動させることで繊維配向を制御しても良い。但し、
この場合には計算用モデルがシェル要素で作成されてい
ることが望ましい。
たが、肉厚が変更できる箇所がある場合には、その肉厚
を変動させることで繊維配向を制御しても良い。但し、
この場合には計算用モデルがシェル要素で作成されてい
ることが望ましい。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、繊
維強化樹脂射出成形品のように異方性物性をもつ射出成
形品について、成形品の形状及び成形条件と共に異方性
物性を加味した構造強度シミュレーションを行い、破壊
予想位置での強度が最大限に大きくなるような判定を得
るまで所定のパラメータを探究するので、最終成形品の
機械的強度が要求性能を満足するように成形条件および
製品形状を迅速に決定することができる。
維強化樹脂射出成形品のように異方性物性をもつ射出成
形品について、成形品の形状及び成形条件と共に異方性
物性を加味した構造強度シミュレーションを行い、破壊
予想位置での強度が最大限に大きくなるような判定を得
るまで所定のパラメータを探究するので、最終成形品の
機械的強度が要求性能を満足するように成形条件および
製品形状を迅速に決定することができる。
【図１】本発明の実施形態からなる射出成形品の構造強
度シミュレーション方法を示すフローチャートである。
度シミュレーション方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明のシミュレーション方法を実行するハー
ドウエアを示すブロック構成図である。
ドウエアを示すブロック構成図である。
【図３】計算用モデルの一例を示す上方斜視図である。
【図４】図３の下方斜視図である。
【図５】図４の計算用モデルに対して構造解析を行って
得られた最大主応力分布図である。
得られた最大主応力分布図である。
【図６】図４の計算用モデルに対して２点のゲート位置
を設定した条件で射出成形解析を行って得られた繊維配
向図である。
を設定した条件で射出成形解析を行って得られた繊維配
向図である。
【図７】図４の計算用モデルに対して１点のゲート位置
を設定した条件で再度射出成形解析を行って得られた繊
維配向図である。
を設定した条件で再度射出成形解析を行って得られた繊
維配向図である。
１０１ コンピュータ １０２ 補助記憶装置 １０３ 入力装置 １０４ 表示装置 １０５ 計算用モデル作成ソフト １０６ 射出成形解析ソフト １０７ 構造解析ソフト
Claims (9)
- 【請求項１】 異方性物性をもつ射出成形品の構造強度
を向上させることを目的とするシミュレーション方法で
あって、 (1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成工程と、 (2) 前記成形品の成形条件を設定する成形条件設定工程
と、 (3) 前記計算用モデルを用いて、前記成形品を前記成形
条件で射出成形したときの各微小要素の異方性物性デー
タを算出する物性解析工程と、 (4) 前記計算用モデルを用いて、前記成形品に荷重を負
荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想位置の応力方
向を求める構造解析工程と、 (5) 前記成形品の破壊予想位置について、その応力方向
と異方性物性データに基づく最大強度方向とのなす角度
が最小となるか否かを判定する判定工程と、を含み、前
記判定工程において角度が最小と判定されるまで(2) 〜
(5) の工程を繰り返し、その判定条件を満たす成形条件
を探索することを特徴とする射出成形品の構造強度シミ
ュレーション方法。 - 【請求項２】 繊維強化樹脂射出成形品の構造強度を向
上させることを目的とするシミュレーション方法であっ
て、 (1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成工程と、 (2) 前記成形品の少なくとも一箇所のゲート位置を設定
するゲート位置設定工程と、 (3) 前記計算用モデルを用いて、前記成形品を前記ゲー
ト位置を含む所定の成形条件で射出成形したときの流動
物性データを算出する流動解析工程と、 (4) 前記流動解析工程で得られる結果に基づいて各微小
要素の体積収縮率を算出する保圧冷却解析工程と、 (5) 前記流動解析工程で得られる結果に基づいて各微小
要素の繊維配向を算出する繊維配向解析工程と、 (6) 前記保圧冷却解析工程と繊維配向解析工程で得られ
る結果に基づいて各微小要素の異方性物性データを算出
する物性解析工程と、 (7) 前記計算用モデルを用いて、前記物性解析工程で得
られる結果を示す成形品に荷重を負荷した場合の破壊予
想位置及び該破壊予想位置の引張応力方向を求める構造
解析工程と、 (8) 前記繊維配向解析工程で算出した結果のうち、前記
破壊予想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出工程と、 (9) 前記成形品の破壊予想位置について、その引張応力
方向と繊維配向とのなす角度が許容範囲内で最小となる
か否かを判定する判定工程と、を含み、前記判定工程に
おいて角度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の工
程を繰り返し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所
のゲート位置を探索することを特徴とする射出成形品の
構造強度シミュレーション方法。 - 【請求項３】 繊維強化樹脂射出成形品の構造強度を向
上させることを目的とするシミュレーション方法であっ
て、 (1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成工程と、 (2) 前記成形品の少なくとも一箇所の肉厚変化が可能な
位置の肉厚を設定する肉厚設定工程と、 (3) 前記計算用モデルを用いて、前記肉厚条件を備えた
成形品を所定の成形条件で射出成形したときの流動物性
データを算出する流動解析工程と、 (4) 前記流動解析工程で得られる結果に基づいて各微小
要素の体積収縮率を算出する保圧冷却解析工程と、 (5) 前記流動解析工程で得られる結果に基づいて各微小
要素の繊維配向を算出する繊維配向解析工程と、 (6) 前記保圧冷却解析工程と繊維配向解析工程で得られ
る結果に基づいて各微小要素の異方性物性データを算出
する物性解析工程と、 (7) 前記計算用モデルを用いて、前記物性解析工程で得
られる結果を示す成形品に荷重を負荷した場合の破壊予
想位置及び該破壊予想位置の引張応力方向を求める構造
解析工程と、 (8) 前記繊維配向解析工程で算出した結果のうち、前記
破壊予想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出工程と、 (9) 前記成形品の破壊予想位置について、その引張応力
方向と繊維配向のなす角度が許容範囲内で最小となるか
否かを判定する判定工程と、を含み、前記判定工程にお
いて角度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の工程
を繰り返し、その判定条件を満たす少なくとも一箇所の
肉厚を探索することを特徴とする射出成形品の構造強度
シミュレーション方法。 - 【請求項４】 異方性物性をもつ射出成形品の構造強度
を向上させることを目的とするシミュレーション装置で
あって、 (1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成手段と、 (2) 前記成形品の成形条件を設定する成形条件設定手段
と、 (3) 前記計算用モデルを用いて、前記成形品を前記成形
条件で射出成形したときの各微小要素の異方性物性デー
タを算出する物性解析手段と、 (4) 前記計算用モデルを用いて、前記成形品に荷重を負
荷した場合の破壊予想位置及び該破壊予想位置の応力方
向を求める構造解析手段と、 (5) 前記成形品の破壊予想位置について、その応力方向
と異方性物性データに基づく最大強度方向とのなす角度
が最小となるか否かを判定する判定手段と、を含み、前
記判定手段において角度が最小と判定されるまで(2) 〜
(5) の手段の実行を繰り返し、その判定条件を満たす成
形条件を探索することを特徴とする射出成形品の構造強
度シミュレーション装置。 - 【請求項５】 繊維強化樹脂射出成形品の構造強度を向
上させることを目的とするシミュレーション装置であっ
て、 (1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成手段と、 (2) 前記成形品の少なくとも一箇所のゲート位置を設定
するゲート位置設定手段と、 (3) 前記計算用モデルを用いて、前記成形品を前記ゲー
ト位置を含む所定の成形条件で射出成形したときの流動
物性データを算出する流動解析手段と、 (4) 前記流動解析手段で得られる結果に基づいて各微小
要素の体積収縮率を算出する保圧冷却解析手段と、 (5) 前記流動解析手段で得られる結果に基づいて各微小
要素の繊維配向を算出する繊維配向解析手段と、 (6) 前記保圧冷却解析手段と繊維配向解析手段で得られ
る結果に基づいて各微小要素の異方性物性データを算出
する物性解析手段と、 (7) 前記計算用モデルを用いて、前記物性解析手段で得
られる結果を示す成形品に荷重を負荷した場合の破壊予
想位置及び該破壊予想位置の引張応力方向を求める構造
解析手段と、 (8) 前記繊維配向解析手段で算出した結果のうち、前記
破壊予想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出手段と、 (9) 前記成形品の破壊予想位置について、その引張応力
方向と繊維配向のなす角度が許容範囲内で最小となるか
否かを判定する判定手段と、を含み、前記判定手段にお
いて角度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の手段
の実行を繰り返し、その判定条件を満たす少なくとも一
箇所のゲート位置を探索することを特徴とする射出成形
品の構造強度シミュレーション装置。 - 【請求項６】 繊維強化樹脂射出成形品の構造強度を向
上させることを目的とするシミュレーション装置であっ
て、 (1) 前記成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算
用モデルを作成する計算用モデル作成手段と、 (2) 前記成形品の少なくとも一箇所の肉厚変化が可能な
位置の肉厚を設定する肉厚設定手段と、 (3) 前記計算用モデルを用いて、前記肉厚条件を備えた
成形品を所定の成形条件で射出成形したときの流動物性
データを算出する流動解析手段と、 (4) 前記流動解析手段で得られる結果に基づいて各微小
要素の体積収縮率を算出する保圧冷却解析手段と、 (5) 前記流動解析手段で得られる結果に基づいて各微小
要素の繊維配向を算出する繊維配向解析手段と、 (6) 前記保圧冷却解析手段と繊維配向解析手段で得られ
る結果に基づいて各微小要素の異方性物性データを算出
する物性解析手段と、 (7) 前記計算用モデルを用いて、前記物性解析手段で得
られる結果を示す成形品に荷重を負荷した場合の破壊予
想位置及び該破壊予想位置の引張応力方向を求めるため
の構造解析手段と、 (8) 前記繊維配向解析手段で算出した結果のうち、前記
破壊予想位置の繊維配向を求める繊維配向抽出手段と、 (9) 前記成形品の破壊予想位置について、その引張応力
方向と繊維配向のなす角度が許容範囲内で最小となるか
否かを判定する判定手段と、を含み、前記判定手段にお
いて角度が最小と判定されるまで前記(2) 〜(9) の手段
の実行を繰り返し、その判定条件を満たす少なくとも一
箇所の肉厚を探索することを特徴とする射出成形品の構
造強度シミュレーション装置。 - 【請求項７】 請求項１〜３のいずれかに記載の射出成
形品の構造強度シミュレーション方法により少なくとも
成形条件のパラメータを決定し、そのパラメータにより
射出成形品を製造することを特徴とする射出成形品の製
造方法。 - 【請求項８】 請求項１〜３のいずれかに記載の射出成
形品の構造強度シミュレーション方法をコンピュータに
実行させるためのプログラムを含むソフトウェア。 - 【請求項９】 請求項１〜３のいずれかに記載の射出成
形品の構造強度シミュレーション方法をコンピュータに
実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読
み取り可能な記憶媒体。
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