JP2003271678A - Numerical analysis method and device - Google Patents

Numerical analysis method and device

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JP2003271678A
JP2003271678A JP2002073791A JP2002073791A JP2003271678A JP 2003271678 A JP2003271678 A JP 2003271678A JP 2002073791 A JP2002073791 A JP 2002073791A JP 2002073791 A JP2002073791 A JP 2002073791A JP 2003271678 A JP2003271678 A JP 2003271678A
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JP
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analysis
flow
fluid
parameter
microelement
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JP2002073791A
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Japanese (ja)
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Hiroki Hayamizu
弘樹 速水
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/7693Measuring, controlling or regulating using rheological models of the material in the mould, e.g. finite elements method

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a numerical analysis method and device capable of accurately estimating a flow condition of a flow matter, especially the flow condition of an extrusion molded material in extrusion molding. <P>SOLUTION: This numerical analysis method for simulating the flow behavior of the flow matter when the flow matter is filled in an analysis target by a computer with the usage of an analysis model wherein the shape of the analysis target is divided into a plurality of minute elements is provided with a process for setting an initial value of a flowability parameter for prescribing flow easiness of the flow matter with respect to the minute element, a process for analyzing while the flow matter is filled in the analysis target, a process for relating the respective minute elements with minute elements on the upstream side, a process for varying the flowability parameter for each of the minute elements based on the variation of a specified parameter with respect to the minute elements on the upstream side, and a process for analyzing again while the flow matter is filled in the analysis target based on the varied flowability parameter. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流動挙動を
コンピュータによる数値解析により解析する方法、装置
および記憶媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method, an apparatus and a storage medium for analyzing a fluid flow behavior by numerical analysis by a computer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に流動物が流路を流れるような流体
流動過程をコンピュータ・シミュレーションにより再現
する解析方法は、射出成形や液晶パネルの充填など様々
な分野で活用されている。特に射出成形における射出成
形材料の流動過程のシミュレーションは、射出成形品の
開発において広く実用化されている。
2. Description of the Related Art Generally, an analysis method for reproducing a fluid flow process in which a fluid flows through a flow path by computer simulation is utilized in various fields such as injection molding and filling of liquid crystal panels. In particular, the simulation of the flow process of the injection molding material in injection molding has been widely put to practical use in the development of injection molded products.

【0003】解析方法については、船津和守監修 高分
子・複合材料の成形加工 信山社サイテックなど数多く
の文献に記載されている。一方、これらの射出成形過程
の解析方法は、射出成形品等の製品開発において高品質
化、効率化、低コスト化に貢献している。その活用方法
などについては、たとえば特開平3−224712号公
報、特開平4−152120号公報、特開平4−305
424号公報、特開平4−331125号公報などに開
示されている。
The analysis method is described in a large number of documents such as Kazumori Funazu supervised molding process of polymer / composite material, Shinyamasha Cytec. On the other hand, these injection molding process analysis methods contribute to high quality, efficiency, and cost reduction in product development of injection molded products and the like. Regarding the utilization method and the like, for example, JP-A-3-224712, JP-A-4-152120, and JP-A-4-305.
No. 424 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-331125.

【0004】一般の射出成形解析では、金型スプル、ラ
ンナ、キャビティ部分の流動抵抗がスプル、ランナー、
キャビティ形状と流体の粘度に基づいて算出される。流
動抵抗とはキャビティ内の流動し易さを表す指標であ
り、例えば成形品最大寸法に比べて肉厚の薄い成形品の
場合、キャビティ内の流動抵抗は次の式により定められ
る。 (流動抵抗)=−1/(肉厚)2/(12×(粘度)) (1) キャビティ内の流動状態は上記流動抵抗を用いて次のよ
うに表される。 (流動速度)=1/(流動抵抗)×(圧力勾配) (2) 射出成形解析では、まず成形品を3角形や4角形、4面
体、6面体などの微小要素に分割し、各微小要素に対し
て上記流動抵抗を定め、流体の運動方程式として良く知
られたナビエ・ストークス方程式またはその簡略化した
式と、質量保存則やエネルギー方程式と呼ばれる基礎方
程式とを用いて、前記式(2)を元に有限要素法や差分
法などの良く知られた数値計算手法により、各微小要素
の圧力、流動速度などを計算する。解析の結果、例えば
設定された圧力の最大値において成形不可という結果が
得られた場合は、解析対象物の肉厚を増加するなどの対
策を施している。
In general injection molding analysis, the flow resistances of the mold sprue, runner, and cavity are determined by the sprue, runner,
It is calculated based on the cavity shape and the viscosity of the fluid. The flow resistance is an index indicating the ease of flow in the cavity. For example, in the case of a molded product having a thinner wall thickness than the maximum size of the molded product, the flow resistance in the cavity is determined by the following formula. (Flow resistance) =-1 / (wall thickness) 2 / (12 × (viscosity)) (1) The flow state in the cavity is expressed as follows using the above flow resistance. (Flow velocity) = 1 / (Flow resistance) × (Pressure gradient) (2) In the injection molding analysis, first, the molded product is divided into minute elements such as a triangle, a quadrangle, a tetrahedron, and a hexahedron, and each minute element is divided. The above flow resistance is determined by using the Navier-Stokes equation, which is well known as a fluid motion equation, or a simplified equation thereof, and a basic equation called a mass conservation law or an energy equation. Based on, the well-known numerical calculation methods such as the finite element method and the difference method are used to calculate the pressure and flow velocity of each minute element. When the result of the analysis shows that the molding is impossible at the maximum value of the set pressure, measures such as increasing the wall thickness of the analysis target are taken.

【0005】射出成形過程の数値解析では前記流動抵抗
計算において、式(1)に示したように成形材料の粘度
を入力条件として設定するが、このとき粘度は流体の温
度やせん断速度、圧力などの関数として定義されること
が多い。例えば樹脂材料の射出成形では、粘度を温度と
せん断速度の関数と考え、次の式により定義されること
が多い。
In the numerical analysis of the injection molding process, in the flow resistance calculation, the viscosity of the molding material is set as the input condition as shown in the equation (1). At this time, the viscosity is the temperature of the fluid, the shear rate, the pressure, etc. Often defined as a function of. For example, in injection molding of resin materials, viscosity is often considered as a function of temperature and shear rate, and is often defined by the following equation.

【0006】 (粘度)=A×(せん断速度)B×exp(C×(温度)) (3) ここで、A、B、Cは樹脂材料毎に粘度計を用いて測定
される材料定数であり、材料データベースに保存されて
解析の際に読み出され、活用されている。
(Viscosity) = A × (shear rate) B × exp (C × (temperature)) (3) where A, B and C are material constants measured using a viscometer for each resin material. Yes, it is stored in the material database and is read and used during analysis.

【0007】一般的に射出成形品は偏肉部や分岐部が組
み合わさった構造をしているため、形状に起因した縮
小、拡大、分岐流れが存在するが、この場合、流動中の
射出成形材料の分子配向や伸張、弾性効果の影響を受け
る。
In general, an injection-molded product has a structure in which an uneven thickness portion and a branch portion are combined, so that there are contraction, expansion, and branch flow due to the shape. In this case, the injection molding during flow is performed. It is affected by the molecular orientation and stretching of the material, and the elastic effect.

【0008】特に液晶高分子は、剛直分子によって形成
され、せん断力を受けると分子配向が促進する性質を持
っていることから、偏肉部や分岐部での流動挙動が通常
の屈曲分子鎖を有する高分子とは明らかに異なる挙動を
示すことが分かっている。
In particular, liquid crystal polymers are formed by rigid molecules and have the property of promoting molecular orientation when subjected to shearing force. It is known that the polymer behaves distinctly different from that of the polymer.

【0009】以上のような流体特有の流動挙動を表すた
めに、様々な構成方程式が提案されているが、数値計算
方法が複雑になることや射出成形のような高速領域での
数値安定性に問題があるために実用的に使用することが
困難であった。
Various constitutive equations have been proposed in order to express the flow behavior peculiar to the fluid as described above, but the numerical calculation method becomes complicated and the numerical stability in the high-speed region such as injection molding is improved. Due to the problem, it was difficult to use practically.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
に鑑み、流動物の流動状態、特に射出成形における射出
成形材料の流動挙動を容易な計算手法を用いて高い精度
で予測する数値解析方法および装置を提供することを目
的とする。
In view of these circumstances, the present invention provides a numerical analysis method for predicting the flow state of a fluid, in particular, the flow behavior of an injection molding material in injection molding with high accuracy using an easy calculation method, and The purpose is to provide a device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明によれば、解析対象物に流動物が充填される
際の該流動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数
の微小要素に分割した解析モデルを用いてコンピュータ
によりシミュレーションする数値解析方法であって、微
小要素における流動物の流れ易さを規定する流動性パラ
メータの初期値を設定する工程と、解析対象物に流動物
が充填される過程の解析を行なう工程と、各微小要素と
その上流の微小要素との関連づけを行なう工程と、各微
小要素とその上流の微小要素との関連づけに基づいて各
微小要素ごとに流動性パラメータを変更する工程と、変
更された流動性パラメータに基づき解析対象物に流動物
が充填される過程の解析を再度行う工程とを有すること
を特徴とする数値解析方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the flow behavior of a fluid when the fluid is filled in the analysis object is determined by the shape of the analysis object. A numerical analysis method for simulating by a computer using an analysis model divided into a plurality of minute elements, the step of setting an initial value of a fluidity parameter that defines the ease of flow of a fluid in a minute element, and an analysis target Based on the correlation between each microelement and its upstream microelement, the step of analyzing the process of filling the fluid with the microelement, the step of associating each microelement with its upstream microelement, A numerical value characterized by having a step of changing the fluidity parameter for each time, and a step of performing again the analysis of the process in which the fluid is filled in the analysis object based on the changed fluidity parameter析方 there is provided a method.

【0012】また、本発明の好ましい態様は、各微小要
素ごとの流動性パラメータを変更する工程において、前
記特定のパラメータの変化が、流動物の流動方向、流動
速度、流動速度勾配、せん断速度およびせん断応力なら
びに該微小要素における解析対象物の肉厚から選ばれた
1つ以上のパラメータの変化である数値解析方法であ
る。
Further, in a preferred aspect of the present invention, in the step of changing the fluidity parameter for each microelement, the change in the specific parameter is caused by the flow direction, flow rate, flow rate gradient, shear rate and It is a numerical analysis method which is a change in one or more parameters selected from the shear stress and the wall thickness of an object to be analyzed in the minute element.

【0013】また、本発明の好ましい態様は、各微小要
素ごとの流動性パラメータを変更する工程において、流
動物の流動方向、流動速度、流動速度勾配、せん断速度
およびせん断応力ならびに該微小要素における解析対象
物の肉厚についての各微小要素とその上流の微小要素に
おける変化をパラメータとする重み関数を各微小要素ご
との流動性パラメータにかける数値解析方法である。
In a preferred embodiment of the present invention, in the step of changing the fluidity parameter for each microelement, the flow direction of the fluid, the flow velocity, the flow velocity gradient, the shear rate and the shear stress, and the analysis of the microelement. This is a numerical analysis method in which a fluidity parameter for each microelement is multiplied by a weighting function with the change in each microelement and the microelement upstream of the wall thickness of the object as a parameter.

【0014】また、本発明の好ましい態様は、流動性パ
ラメータが流動抵抗である数値解析方法である。
A preferred embodiment of the present invention is a numerical analysis method in which the fluidity parameter is flow resistance.

【0015】また、本発明の好ましい態様は、射出成形
過程において解析対象物に射出成形材料が充填される際
の射出成形材料の挙動を解析するものである数値解析方
法である。
A preferred embodiment of the present invention is a numerical analysis method for analyzing the behavior of the injection molding material when the object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.

【0016】また、本発明によれば、解析対象物に流動
物が充填される際の該流動物の流動挙動をコンピュータ
によりシミュレーションする数値解析装置であって、解
析対象物の形状を複数の微小要素に分割した解析モデル
を含む解析条件を設定する解析条件設定手段と、各微小
要素における流動物の流れ易さを規定する流動性パラメ
ータの初期値を設定する初期パラメータ設定手段と、解
析対象物に流動物が充填される過程の解析を行なう解析
実行手段と、各微小要素とその上流の微小要素との関連
づけを行なう流動履歴解析手段と、各微小要素とその上
流の微小要素との関連づけに基づいて各微小要素ごとに
流動性パラメータを変更する流動性パラメータ変更手段
とを有することを特徴とする数値解析装置が提供され
る。
Further, according to the present invention, there is provided a numerical analysis device for simulating a flow behavior of a fluid when the fluid is filled in the fluid to be analyzed, wherein the shape of the fluid to be analyzed is divided into a plurality of minute shapes. Analysis condition setting means for setting the analysis conditions including the analysis model divided into elements, initial parameter setting means for setting the initial value of the fluidity parameter defining the flowability of the fluid in each minute element, and the analysis target The analysis execution means for analyzing the process in which the fluid is filled in, the flow history analysis means for associating each minute element with its upstream minute element, and the associating each minute element with its upstream minute element A fluidity parameter changing means for changing the fluidity parameter for each minute element is provided based on the numerical analysis apparatus.

【0017】また、本発明の好ましい態様は、流動性パ
ラメータ変更手段が、流動物の流動方向、流動速度、流
動速度勾配、せん断速度およびせん断応力ならびに該微
小要素における解析対象物の肉厚から選ばれた1つ以上
のパラメータについての各微小要素とその上流の微小要
素における変化に基づいて各微小要素ごとの流動性パラ
メータを変更する手段である数値解析装置である。
Further, in a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter changing means is selected from a flow direction, a flow velocity, a flow velocity gradient, a shear velocity and a shear stress of the fluid and a wall thickness of an object to be analyzed in the minute element. The numerical analysis device is means for changing the fluidity parameter of each microelement based on the change in each microelement and the microelement upstream of the one or more parameters.

【0018】また、本発明の好ましい態様は、流動性パ
ラメータ変更手段が、流動物の流動方向、流動速度、流
動速度勾配、せん断速度およびせん断応力ならびに該微
小要素における解析対象物の肉厚についての各微小要素
とその上流の微小要素における変化をパラメータとする
重み関数を各微小要素ごとの流動性パラメータにかける
手段である数値解析装置である。
Further, in a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter changing means determines the flow direction, flow velocity, flow velocity gradient, shear velocity and shear stress of the fluid and the wall thickness of the analysis object in the microelement. It is a numerical analysis device that is a means for multiplying a fluidity parameter for each microelement by a weighting function having a change in each microelement and a microelement upstream thereof as a parameter.

【0019】また、本発明の好ましい態様は、流動性パ
ラメータが流動抵抗である数値解析装置である。
A preferred embodiment of the present invention is a numerical analysis device in which the fluidity parameter is flow resistance.

【0020】また、本発明の好ましい態様は、射出成形
過程において解析対象物に射出成形材料が充填される際
の射出成形材料の挙動を解析するものである数値解析装
置である。
A preferred embodiment of the present invention is a numerical analysis apparatus for analyzing the behavior of the injection molding material when the object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.

【0021】また、本発明によれば、解析対象物に流動
物が充填される際の該流動物の流動挙動を、該解析対象
物の形状を複数の微小要素に分割した解析モデルを用い
てコンピュータによりシミュレーションする数値解析プ
ログラムであって、上記のいずれかに記載の数値解析方
法の各工程を実行するコンピュータで実行可能なプログ
ラムが提供される。
According to the present invention, the flow behavior of the fluid when the fluid is filled in the fluid to be analyzed is analyzed by using an analytical model in which the shape of the fluid to be analyzed is divided into a plurality of minute elements. There is provided a computer-executable numerical analysis program that can be executed by a computer to execute each step of the numerical analysis method described in any of the above.

【0022】また本発明によれば、前記のプログラムを
記憶した、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体が提
供される。
According to the present invention, there is also provided a computer-readable storage medium storing the above program.

【0023】また本発明によれば、上記の数値解析方法
を用いて射出成形品の射出成形過程を解析し、解析結果
に基づいて製造パラメータを最終決定し、最終決定され
た製造パラメータに基づいて射出成形品を製造する射出
成形品の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, the injection molding process of the injection molded article is analyzed by using the above numerical analysis method, the manufacturing parameters are finally determined based on the analysis result, and the manufacturing parameters are finally determined based on the finally determined manufacturing parameters. A method of manufacturing an injection-molded article for manufacturing an injection-molded article is provided.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明を射出成形解析に適
用した場合の実施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments in which the present invention is applied to injection molding analysis will be described below.

【0025】この場合、解析対象物は射出成形で成形さ
れる射出成形品の形状であり、言い換えれば射出成形に
用いられる金型の内部に彫られたキャビティ部分の形状
である。
In this case, the object to be analyzed is the shape of the injection-molded product molded by injection molding, in other words, the shape of the cavity portion engraved inside the mold used for injection molding.

【0026】本発明における流動性パラメータとして
は、流動物の流れ易さを規定するパラメータであれば、
どのようなものを用いても良いが、流動コンダクタンス
または流動抵抗が好ましく用いられる。以下に、流動抵
抗を用いた場合について説明する。
As the fluidity parameter in the present invention, if it is a parameter that defines the flowability of the fluid,
Although any material may be used, flow conductance or flow resistance is preferably used. The case where the flow resistance is used will be described below.

【0027】まず、流動抵抗の初期値を求めて、各微小
要素ごとに設定する。流動抵抗の初期値としては、どの
ような方法で求めてもよいが、例えばキャビティ各部の
肉厚と温度、およびせん断速度より、各微小要素に関し
て次の式により計算された値を用いることができる。 (流動抵抗)=−(12×(粘度))/(肉厚)2 (4) (粘度)=A×(せん断速度)B×exp(C×(温度)) (5) なお、肉厚方向に粘度が不均一に分布する状況を考慮す
る場合、一般に行われているように前記流動抵抗を厚さ
方向の積分の形で次式のように表してもよい。
First, the initial value of the flow resistance is obtained and set for each minute element. The initial value of the flow resistance may be obtained by any method, but for example, the value calculated by the following formula for each minute element from the wall thickness and temperature of each cavity and the shear rate can be used. . (Flow resistance) =-(12 x (viscosity)) / (wall thickness) 2 (4) (Viscosity) = A x (shear rate) B x exp (C x (temperature)) (5) In the thickness direction When considering the situation where the viscosity is unevenly distributed, the flow resistance may be expressed by the following equation in the form of integral in the thickness direction as is generally done.

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】また、流動抵抗はフローフロント部での圧
力で与えてもよいし、フローフロント部での流量分配を
変更することによって流動抵抗を与えてもよい。
The flow resistance may be given by the pressure at the flow front portion, or the flow resistance may be given by changing the flow rate distribution at the flow front portion.

【0030】次に、解析対象物に流動物が充填される過
程の解析を行い、各微小要素とその上流の微小要素との
関連づけを行なう。すなわち、ある微小要素に対して、
どの微小要素から流動物が流れ込んでいるかという流れ
の履歴を求める。この関連づけは、何段階も上流まで遡
って求めてもよいが、計算の高速化のためには、直前の
上流の微小要素との関連づけのみを求めることが好まし
い。この関連づけは、どのような計算に基づいて行なっ
ても良いが、例えば、解析対象の微小要素に隣接する全
微小要素の平均圧力を比較し、もっとも圧力の高い微小
要素から当該微小要素に流動物が流入しているとみなし
て関連づけするなどすればよい。
Next, the process of filling the object to be analyzed with the fluid is analyzed to associate each microelement with the microelement upstream thereof. That is, for a small element,
The history of the flow, from which minute element the fluid is flowing, is obtained. This association may be obtained retroactively up to several stages, but in order to speed up the calculation, it is preferable to obtain only the association with the immediately preceding minute element. This association may be performed based on any calculation. For example, the average pressure of all the microelements adjacent to the microelement to be analyzed is compared, and the microelement with the highest pressure moves to the microelement. Should be regarded as inflowing and associated.

【0031】さらに、この関連づけに基づき、各微小要
素とその上流の微小要素における特定のパラメータの変
化に基づいて各微小要素ごとに流動抵抗を変更する。こ
こでいう特定のパラメータとしては、いろいろなパラメ
ータを用いることができるが、流動物の流動方向、流動
速度、流動速度勾配、せん断速度およびせん断応力なら
びに該微小要素における解析対象物の肉厚から選ばれた
1つ以上のパラメータを用いることが好ましい。これら
のパラメータは流動の異方性に与える影響が大きいから
である。これらのうち、2つ以上のパラメータを組み合
わせて用いることも好ましい。
Further, based on this association, the flow resistance is changed for each micro element based on the change of a specific parameter in each micro element and the micro element upstream thereof. Although various parameters can be used as the specific parameters, they are selected from the flow direction of the fluid, the flow velocity, the flow velocity gradient, the shear velocity and the shear stress, and the wall thickness of the analysis object in the minute element. It is preferable to use one or more of the parameters specified above. This is because these parameters have a great influence on the anisotropy of flow. Of these, it is also preferable to use two or more parameters in combination.

【0032】流動抵抗の変更は、全ての微小要素につい
て行なっても良いし、流動異方性の影響が大きい微小要
素についてのみ行なうように設定しても良い。例えば、
解析対象物が分岐している部位では、流動異方性の影響
が大きい一方で、直線上の部位や、コーナー部などの流
れの向きが強制的に変更させられる部位では、流動異方
性の影響が小さい。したがって、解析対象物が分岐して
いる部位についてのみ流動抵抗の変更を行なうことが好
ましい。
The flow resistance may be changed for all the microelements, or may be set only for the microelements having a great influence of the flow anisotropy. For example,
The flow anisotropy has a large effect on the part where the analysis target is branched, while on the part where the flow direction is forcibly changed, such as on a straight line part or a corner part, the flow anisotropy is affected. The impact is small. Therefore, it is preferable to change the flow resistance only for the portion where the analysis target is branched.

【0033】流動抵抗の変更は、流動抵抗に下記のよう
な重み関数をかけることが好ましい。 (重み関数)= A×Θ+B×THK+C×VEL+D×SHR+E×STR (7) ここで、Θは各微小要素毎の流動方向とその上流の流動
方向のなす角度を正規化したものを示し、THKは各微
小要素毎に与えられるの対象形状肉厚とその上流に当た
る要素に与えられるの対象形状肉厚の平均値、VELは
各微小要素毎の流動速度とその上流の流動速度による面
内流動速度勾配、SHRは各微小要素毎の肉厚方向速度
勾配であるせん断速度とその上流のせん断速度によるせ
ん断速度勾配、STRは各微小要素毎のせん断応力とそ
の上流のせん断応力によるせん断応力勾配、A、B、
C、D、Eは実験より決定されるパラメータである。
To change the flow resistance, it is preferable to multiply the flow resistance by the following weighting function. (Weight function) = A x Θ + B x THK + C x VEL + D x SHR + E x STR (7) where Θ is the normalized angle between the flow direction of each microelement and its upstream flow direction, THK is the average value of the target shape wall thickness given to each micro element and the target shape wall thickness given to the element that is upstream thereof, and VEL is the in-plane flow due to the flow velocity of each micro element and its upstream flow velocity. Velocity gradient, SHR is the shear velocity gradient due to the shear velocity which is the velocity gradient in the thickness direction of each microelement and its upstream shear rate, STR is the shear stress gradient due to the shear stress of each microelement and its upstream shear stress, A, B,
C, D, and E are parameters determined by experiments.

【0034】また、流動抵抗に掛かる重み関数として
は、上記の(7)のような1次式には限定されず、多項
式、指数関数などを用いても良い。さらに、一般に射出
成形解析で省略されることの多い面内方向の速度勾配に
依存する慣性効果についても、前記流動速度と面内方向
の流動速度勾配との積をパラメータとして、擬似的に表
現することが可能となる。
Further, the weighting function to be applied to the flow resistance is not limited to the linear equation as in the above (7), and a polynomial or an exponential function may be used. Further, the inertial effect depending on the velocity gradient in the in-plane direction, which is often omitted in the injection molding analysis, is pseudo-expressed by using the product of the flow velocity and the flow velocity gradient in the in-plane direction as a parameter. It becomes possible.

【0035】重み関数の係数を決定する方法は、どのよ
うな方法を用いても良い。例えば、図1に示す成形品形
状の射出成形を実施し、一般的に行われるショートショ
ット法などの手法を用いて金型内の充填進行状態を測定
する。ショートショット法とは注入する射出材料の量を
少なめとして充填途中で冷却固化し、取り出すことによ
って充填の進行状態を観察する方法である。肉厚変化の
影響を考慮する場合は、肉厚を変更し、材料速度や速度
勾配、せん断応力を考慮する場合は射出速度を変更しな
がらショートショット法による測定を行う。このように
して求めた実際の射出成形の結果と数値解析結果とを比
較しながらA、B、C、D、Eを適宜変更して数値解析
を繰り返し、数値解析結果が実測の結果と一致するA、
B、C、D、Eを見出すことができる。A、B、C、
D、Eは材料ごとに測定し、データベースに保存するこ
とが望ましい。図1は、ショートショット法により得ら
れた流動先端の進行状態を、重ねて表示した一例であ
り、充填パターンと呼ぶ。このパターンを数値解析結果
より得られるパターンと比較することにより、前記A、
B、C、D、Eを決定することができる。
Any method may be used as the method of determining the coefficient of the weighting function. For example, injection molding of the shape of the molded product shown in FIG. 1 is performed, and the progress of filling in the mold is measured using a technique such as the short shot method that is generally performed. The short shot method is a method of observing the progress of filling by cooling with a small amount of injection material to be solidified during filling and taking out. When the effect of wall thickness change is considered, the wall thickness is changed, and when the material velocity, velocity gradient, and shear stress are considered, the injection speed is changed while the short shot method is used for measurement. While comparing the results of the actual injection molding thus obtained with the numerical analysis results, the numerical analysis is repeated by appropriately changing A, B, C, D, and E, and the numerical analysis results match the actual measurement results. A,
B, C, D, E can be found. A, B, C,
It is desirable to measure D and E for each material and store it in the database. FIG. 1 is an example in which the progress state of the flow front obtained by the short shot method is displayed in an overlapping manner, which is called a filling pattern. By comparing this pattern with the pattern obtained from the numerical analysis result, the above A,
B, C, D, E can be determined.

【0036】変更された流動抵抗に基づき解析対象物に
流動物が充填される過程の解析を再度行うことにより、
流動の異方性を考慮した流動解析を行なうことができ、
精度の高い解析結果を得られる。
By performing the analysis of the process in which the fluid is filled in the object to be analyzed based on the changed fluid resistance,
Flow analysis can be performed in consideration of flow anisotropy,
Highly accurate analysis results can be obtained.

【0037】図2は本発明を射出成形解析に適用した場
合の一実施形態例の概略手順をしめすためのフローチャ
ートである。本実施形態における数値解析方法は、通常
の数値解析で行われるデータ入力・準備工程(ステップ
1、2)、解析実行工程(ステップ3〜6)、および解
析結果表示工程(ステップ7)よりなり、データ入力・
準備工程は解析条件の入力を行うステップ1と初期流動
抵抗の設定を行うステップ2に分けられ、解析実行工程
は流動解析を行うステップ3、流動抵抗変更計算を行う
ためのステップ4とステップ5、充填進行を行うステッ
プ6に分けられる。
FIG. 2 is a flow chart showing the schematic procedure of one embodiment when the present invention is applied to injection molding analysis. The numerical analysis method according to the present embodiment includes a data input / preparation process (steps 1 and 2), an analysis execution process (steps 3 to 6), and an analysis result display process (step 7) that are performed in a normal numerical analysis. Data input
The preparation process is divided into step 1 for inputting analysis conditions and step 2 for setting initial flow resistance, and the analysis execution process is step 3 for flow analysis, steps 4 and 5 for calculation of flow resistance change, It is divided into step 6 for performing the filling process.

【0038】さらに図3は本実施形態例で用いる解析装
置の構成図であり、解析条件設定手段101と、初期パ
ラメータ設定手段102、解析実行手段103、流動履
歴解析手段104、流動性パラメータ変更手段105、
充填進行手段106、解析結果出力手段107よりなる
解析演算処理を行う演算装置100、解析データやソフ
トウェアなどを保存するメモリやハードディスク等より
なるデータ記憶装置110、キーボードやマウス、デジ
タイザ、3次元形状測定装置等よりなる解析条件入力装
置120、ディスプレイやプリンタ、光造形装置等より
なる出力装置130などを備えている。この各手段はい
ずれも演算装置(コンピュータ)のCPUおよびメモリ
によって構築されるハードウェア上の関数やサブルーチ
ン等の形で実現されている。
Further, FIG. 3 is a block diagram of the analysis apparatus used in the present embodiment, wherein the analysis condition setting means 101, the initial parameter setting means 102, the analysis executing means 103, the flow history analysis means 104, and the fluidity parameter changing means. 105,
An arithmetic unit 100 for performing an analytical arithmetic process including a filling progress unit 106 and an analysis result output unit 107, a data storage unit 110 including a memory and a hard disk for storing analysis data and software, a keyboard, a mouse, a digitizer, and a three-dimensional shape measurement. An analysis condition input device 120 including a device and the like, a display, a printer, an output device 130 including a stereolithography device, and the like are provided. Each of these means is realized in the form of a function or subroutine on hardware constructed by a CPU and a memory of an arithmetic unit (computer).

【0039】以下に示す例では、本発明の基本的な実施
方法を解説することを目的とし、図4に示すような、T
字形状のキャビティ内への射出成形を例に、重み関数に
用いる特定のパラメータとして流動方向を用い、本発明
を射出成形時の充填解析に適用した場合について説明す
る。
The following example is for the purpose of explaining the basic method of carrying out the present invention, and as shown in FIG.
Taking the injection molding into a V-shaped cavity as an example, the case where the present invention is applied to the filling analysis during injection molding using the flow direction as a specific parameter used for the weighting function will be described.

【0040】まずステップ1にて解析条件入力装置12
0により、少なくとも解析対象物の形状を微小要素に分
割した解析モデルを含み必要に応じてさらに、成形材料
の粘度、射出温度、射出圧力などのパラメータを含む解
析条件を入力する。ここでは図5に示すように図4の射
出成形品形状を六面体の微小要素に分割した。また、成
形材料の重み関数パラメータも解析条件入力装置120
より入力する。これらの解析条件入力は、予め解析条件
入力装置120に入力され、データ記憶装置110にデ
ータベースとして保存していた電子情報から選択するこ
とにより入力してもよい。また材料が射出されるゲート
位置として、ゲート部7を入力した。入力された解析条
件データはメモリ上に保持されると共に必要に応じて解
析条件設定手段101によりデータ記憶装置110に保
存される。解析モデルはこのように既に作成されたもの
をメモリ上に読み込んだり、外形等を表すCADデータ
等から自動的に作成したりしてメモリ上に構築すること
ができる。
First, in step 1, the analysis condition input device 12
With 0, an analysis condition including at least an analysis model in which the shape of the analysis object is divided into minute elements is further input, and if necessary, an analysis condition including parameters such as the viscosity of the molding material, the injection temperature, and the injection pressure is input. Here, as shown in FIG. 5, the shape of the injection-molded product of FIG. 4 was divided into hexahedral microelements. The weighting function parameter of the molding material is also used as the analysis condition input device 120.
Enter more. These analysis condition inputs may be input by selecting them from electronic information that has been input to the analysis condition input device 120 in advance and stored in the data storage device 110 as a database. Further, the gate portion 7 is input as the gate position where the material is injected. The input analysis condition data is held in the memory and, if necessary, saved in the data storage device 110 by the analysis condition setting means 101. The analysis model can be constructed on the memory by reading the already created one on the memory or automatically creating it from CAD data representing the outer shape or the like.

【0041】次にステップ2にてデータ記憶装置110
より解析条件データが演算装置100のメモリに読み込
まれ、初期パラメータ設定手段102により、各微小要
素について初期流動抵抗が設定される。
Next, in step 2, the data storage device 110
The analysis condition data is read into the memory of the arithmetic unit 100, and the initial parameter setting means 102 sets the initial flow resistance for each minute element.

【0042】次にステップ3にて、設定された解析条件
データおよび初期流動抵抗に基づいて、解析実行手段1
03により射出成形流動解析が実行される。射出成形流
動解析は、通常の場合、射出成形開始から、流体が解析
モデルに含まれる全ての微小要素に充填完了するまでの
間を、何ステップかに分割して計算する。その結果、各
計算ステップにおいて、解析モデル内の充填進行状態、
各微小要素における材料の流動方向、圧力、温度などの
解析結果が得られ、前回解析結果として演算装置100
のメモリ、またはデータ記憶装置110に記録される。
なお、ここで解析実行手段103としては、有限要素
法、境界要素法、差分法、有限体積法などの数値解析手
法を用いたものを利用すれば良い。
Next, in step 3, based on the analysis condition data and the initial flow resistance set, the analysis executing means 1
The injection molding flow analysis is executed by 03. In the injection molding flow analysis, usually, the period from the start of injection molding to the time when the fluid is completely filled in all the minute elements included in the analysis model is divided into several steps for calculation. As a result, at each calculation step, the filling progress state in the analysis model,
The analysis results of the material flow direction, pressure, temperature, etc. in each minute element are obtained, and the arithmetic unit 100 is used as the previous analysis result.
In the memory or the data storage device 110.
Here, as the analysis executing means 103, a means using a numerical analysis method such as a finite element method, a boundary element method, a difference method, and a finite volume method may be used.

【0043】次にステップ4にて、前記解析結果より流
動履歴解析手段104により、各微小要素について、そ
の上流の微小要素が求められ、計算結果が演算装置10
0のメモリ、またはデータ記憶装置110に記録され
る。
Next, at step 4, the flow history analysis means 104 determines the upstream microelements for each microelement from the above analysis results, and the calculation result is the arithmetic unit 10.
0 memory or data storage device 110.

【0044】次にステップ5にて、流動抵抗算出手段1
05により、各微小要素における成形材料の流動方向と
その上流の微小要素における成形材料の流動方向とがな
す角度を用いて重み関数を算出し、各微小要素毎の流動
抵抗に重み関数をかけた値が計算され、計算結果が演算
措置100のメモリ、またはデータ記憶装置110に記
録される。算出された重み関数をかけた流動抵抗を各微
小要素に再設定する。
Next, at step 5, the flow resistance calculating means 1
According to 05, a weighting function was calculated by using the angle formed by the flow direction of the molding material in each micro element and the flow direction of the molding material in the micro element upstream thereof, and the flow resistance of each micro element was multiplied by the weight function. The value is calculated, and the calculation result is recorded in the memory of the computing unit 100 or the data storage device 110. The flow resistance multiplied by the calculated weight function is reset for each minute element.

【0045】次にステップ3に戻り、前記流動抵抗に基
づき解析実行手段103により射出成形流動解析を再び
実行する。これにより、流動解析結果が得られるが、こ
のステップの計算において前提とした流動方向等の条件
は、流動抵抗の初期値に基づくものであるので、誤差が
大きい可能性がある。そこで、このステップの計算によ
り得られた流動方向、圧力、温度などの解析結果に基づ
いて、再びステップ4へ戻り、前記流動抵抗を再計算す
る。このようにして、計算結果が収束するまで、ステッ
プ3、4及び5をくり返す。具体的には、今回の解析結
果と前回の解析結果との差異を算出し、所定の差異内で
あるか否かを収束判定し、所定の差異内でない場合は今
回の解析結果を前回解析結果として演算措置100のメ
モリ、またはデータ記憶装置110に記録し、ステップ
4へ戻り解析を繰り返す。
Next, returning to step 3, the analysis execution means 103 executes the injection molding flow analysis again based on the flow resistance. As a result, the flow analysis result is obtained, but the conditions such as the flow direction presupposed in the calculation of this step are based on the initial value of the flow resistance, and therefore there is a possibility that the error is large. Therefore, based on the analysis results of the flow direction, pressure, temperature, etc. obtained by the calculation in this step, the flow returns to step 4 again, and the flow resistance is recalculated. In this way, steps 3, 4 and 5 are repeated until the calculation results converge. Specifically, the difference between the analysis result of this time and the analysis result of the previous time is calculated, and it is determined whether or not it is within a predetermined difference. If it is not within the predetermined difference, the analysis result of this time is compared with the previous analysis result. Is recorded in the memory of the arithmetic operation unit 100 or the data storage device 110, and the procedure returns to step 4 to repeat the analysis.

【0046】解析の結果得られた今回解析結果と前回解
析結果との差異が、所定の差異内となった場合、解析は
収束したと見なし、本解析にて、全ての微小要素の充填
が完了したか否かを判定する。全ての微小要素の充填が
完了していない場合はステップ6にて充填進行手段10
6により充填を進行させ、ステップ3から繰り返され
る。
When the difference between the current analysis result and the previous analysis result obtained as a result of the analysis is within a predetermined difference, it is considered that the analysis has converged, and in this analysis, filling of all minute elements is completed. It is determined whether or not. If the filling of all the minute elements is not completed, the filling progressing means 10 is performed in step 6.
The filling is advanced by 6, and the process is repeated from step 3.

【0047】全ての微小要素が充填完了した場合は、解
析結果出力手段109により解析結果が出力され、ステ
ップ7にて解析結果出力装置120により圧力、温度、
速度等の解析結果が等高線表示図、数値データ出力、グ
ラフ出力、ベクトル表示などの手法にて出力される。図
6は金型キャビティ部の60%体積部分が充填された状
態における材料の流動速度ベクトルを示しており、矢印
の方向が流動方向を表し、矢印の長さが長いほど流動速
度が大きいことを表している。図7は全ての微小要素が
充填した状態で、各微小要素の充填される時間を等高線
表示した充填パターン図である。
When all the minute elements have been filled, the analysis result output means 109 outputs the analysis result, and in step 7, the analysis result output device 120 outputs the pressure, temperature,
The analysis results such as speed are output by a method such as a contour map display, numerical data output, graph output, vector display. FIG. 6 shows the flow velocity vector of the material in a state where the mold cavity portion is filled with 60% of its volume. The direction of the arrow represents the flow direction, and the longer the arrow, the higher the flow velocity. It represents. FIG. 7 is a filling pattern diagram showing the filling time of each minute element in a contour line in a state where all the minute elements are filled.

【0048】[0048]

【実施例】以下、本発明の物理現象の予測解析方法、装
置を実用製品へ適用した例として、図8に示す射出成形
品に対して適用した実施例について述べる。
EXAMPLE An example in which the method and apparatus for predicting and analyzing a physical phenomenon according to the present invention is applied to a practical product will be described below as an example applied to an injection-molded product shown in FIG.

【0049】まず、異方性係数を求めるため、図1に示
す試験片を用いて射出成形実験を行い、ショートショッ
ト法を用いて次のように定めた。
First, in order to obtain the anisotropy coefficient, an injection molding experiment was conducted using the test piece shown in FIG. 1, and the following was determined using the short shot method.

【0050】 (重み関数)= A×Θ+B×THK+C×VEL+D×SHR+E×STR (8) A:5.0, B:0.5, C:0.2, D: 1.0, E: 0.7 次にステップ1にて、図9に示すように成形品形状を三
角形または四角形の微小要素11に分割し、解析条件入
力装置120により、各微小要素頂点の位置座標値を入
力した。また、その他の解析条件として、ゲート位置1
2、充填時間、射出温度、金型温度等の成形条件、なら
びに成形材料の粘度、熱伝導率等の物性値など、通常の
射出成形流動解析で用いられる入力条件を入力した。
(Weight function) = A × Θ + B × THK + C × VEL + D × SHR + E × STR (8) A: 5.0, B: 0.5, C: 0.2, D: 1.0, E: 0.7 Next, in step 1, As shown in FIG. 9, the shape of the molded product was divided into triangular or quadrangular minute elements 11, and the positional coordinate values of the respective minute element vertices were input by the analysis condition input device 120. As another analysis condition, gate position 1
2. Molding conditions such as filling time, injection temperature, mold temperature, and physical properties such as viscosity and thermal conductivity of molding material, and other input conditions used in ordinary injection molding flow analysis were input.

【0051】以下のステップは充填過程全体に渡って繰
り返される。ステップ2では各部分の肉厚と粘度より、
初期流動抵抗を算出し、ステップ3にて前記初期流動抵
抗に基づき射出成形流動解析を実行し、ステップ4にて
流動過程での各微小要素とその上流との流動方向変化角
度と肉厚変化率、流動速度勾配変化率、せん断速度変化
率、せん断応力変化率を求めた。続いてステップ5に
て、上記式(8)により流動抵抗を定め、再びステップ
3に戻り、前記流動抵抗により射出成形流動解析を実行
した。このステップ3からステップ5を6回反復するこ
とにより、流動中の圧力分布の最大値(あるいは平均値
あるいは積分値)の反復前との誤差は1%以内に収束
し、収束解が得られたため、ステップ6にて充填を進行
させた。以上のステップを充填完了まで繰り返すことに
より、図10に示す充填パターンが得られた。このとき
の充填圧力は最大80MPaであることが判明し、射出
成形機の最大可能圧力範囲内であることから、射出成形
可能と判断し、実際の金型を製作して成形したところ、
問題なく成形することができた。
The following steps are repeated throughout the filling process. In step 2, from the thickness and viscosity of each part,
The initial flow resistance is calculated, the injection molding flow analysis is executed based on the initial flow resistance in step 3, and the flow direction change angle and the wall thickness change rate of each minute element and its upstream in the flow process are executed in step 4. The flow rate gradient change rate, shear rate change rate, and shear stress change rate were determined. Subsequently, in step 5, the flow resistance was determined by the above equation (8), and the process was returned to step 3 again to execute the injection molding flow analysis by the flow resistance. By repeating Step 3 to Step 6 six times, the error between the maximum value (or the average value or the integral value) of the pressure distribution in the flow before the iteration converged within 1%, and the converged solution was obtained. In step 6, the filling was advanced. By repeating the above steps until the filling is completed, the filling pattern shown in FIG. 10 was obtained. The filling pressure at this time was found to be 80 MPa at maximum, and since it was within the maximum possible pressure range of the injection molding machine, it was judged that injection molding was possible, and when an actual mold was manufactured and molded,
It could be molded without problems.

【0052】[0052]

【発明の効果】本願発明によれば、流動物が対象物に充
填される際の挙動の解析精度を大幅に向上することがで
きる。例えば、これによって射出成形過程をより正確に
シミュレーションすることが可能となり、適切なゲート
位置の設定や肉厚設定など、金型設計や製品設計の効率
化が図られ、製品開発期間の短縮や製品品質の向上に寄
与することができる。特に、液晶樹脂等の流動配向によ
る異方性の強い材料の射出成形過程の数値解析において
は、従来の数値解析方法及び装置よりも解析精度を大幅
に向上することができる。
According to the present invention, it is possible to significantly improve the accuracy of analysis of behavior when a fluid is filled in an object. For example, this makes it possible to simulate the injection molding process more accurately, and improves the efficiency of mold design and product design by setting the appropriate gate position and wall thickness, shortening the product development period and It can contribute to the improvement of quality. In particular, in the numerical analysis of the injection molding process of a material having a strong anisotropy due to the flow orientation such as liquid crystal resin, the analysis accuracy can be significantly improved as compared with the conventional numerical analysis method and apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】形状や流動挙動の特徴から流動抵抗を定める際
に用いる、射出成形金型キャビティ形状の一例を示す概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the shape of an injection mold cavity, which is used when determining the flow resistance from the characteristics of the shape and flow behavior.

【図2】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態の例で用いる解析装置であ
る。
FIG. 3 is an analysis device used in an example of an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態の例で用いる射出成形品形
状である。
FIG. 4 is an injection molded article shape used in an example of an embodiment of the present invention.

【図5】図4の射出成形品を微小要素に分割した状態を
示す概念図である。
5 is a conceptual diagram showing a state in which the injection-molded article of FIG. 4 is divided into minute elements.

【図6】図4の射出成形品の体積の60%が充填された
状態を示す概念図である。
6 is a conceptual diagram showing a state in which 60% of the volume of the injection-molded article of FIG. 4 is filled.

【図7】本発明の流動解析方法により得られた、図4の
射出成形品の充填時に流動先端が移動する状態を示す充
填パターン図である。
7 is a filling pattern diagram showing a state in which the flow front moves during filling of the injection-molded article of FIG. 4 obtained by the flow analysis method of the present invention.

【図8】本発明の実施例で用いる射出成形品形状であ
る。
FIG. 8 is an injection-molded product shape used in an example of the present invention.

【図9】図8の射出成形品形状を微小要素に分割した状
態を示す概念図である。
9 is a conceptual diagram showing a state in which the injection-molded product shape of FIG. 8 is divided into minute elements.

【図10】本発明の流動解析方法により得られた、図8
の射出成形品の充填時に流動先端が移動する状態を示す
充填パターン図である。
FIG. 10 FIG. 8 obtained by the flow analysis method of the present invention.
FIG. 6 is a filling pattern diagram showing a state in which the flow front moves when the injection-molded article is filled.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100・・・演算装置 101・・・解析条件設定手段 102・・・初期パラメータ設定手段 103・・・解析実行手段 104・・・流動履歴解析手段 105・・・流動性パラメータ変更手段 106・・・充填進行手段 107・・・解析結果出力手段 110・・・データ記憶装置 120・・・解析条件入力装置 130・・・出力装置 1・・・キャビティ形状 2・・・ゲート位置 3・・・ショートショット法により得られた流動先端位
置 4・・・射出成形品 5・・・六面体微小要素 51・・・ゲート位置 6・・・射出成形品 7・・・ゲート位置 8・・・60%充填時の流動先端位置 61・・・60%充填時の未充填部分 62・・・60%充填時の速度ベクトル 63・・・60%充填時の充填部分 9・・・数値解析より得られた充填パターン 10・・・射出成形品形状 11・・・微小要素 12・・・ゲート位置 13・・・数値解析より得られた充填パターン
100 ... Arithmetic device 101 ... Analysis condition setting means 102 ... Initial parameter setting means 103 ... Analysis execution means 104 ... Flow history analysis means 105 ... Fluidity parameter changing means 106 ... Filling progress means 107 ... Analysis result output means 110 ... Data storage device 120 ... Analysis condition input device 130 ... Output device 1 ... Cavity shape 2 ... Gate position 3 ... Short shot Flow tip position obtained by the method 4 ... Injection-molded product 5 ... Hexahedron microelement 51 ... Gate position 6 ... Injection-molded product 7 ... Gate position 8 ... 60% filling Flow tip position 61 ... Unfilled portion at 60% filling 62 ... Velocity vector at 60% filling 63 ... Filled portion 9 at 60% filling 9 ... Filling pattern 10 obtained by numerical analysis・Injection molded article shape 11 ... microelements 12 ... gate position 13 filling patterns obtained from ... Numerical Analysis

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】解析対象物に流動物が充填される際の該流
動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数の微小要
素に分割した解析モデルを用いてコンピュータによりシ
ミュレーションする数値解析方法であって、微小要素に
おける流動物の流れ易さを規定する流動性パラメータの
初期値を設定する工程と、解析対象物に流動物が充填さ
れる過程の解析を行なう工程と、各微小要素とその上流
の微小要素との関連づけを行なう工程と、各微小要素と
その上流の微小要素における特定のパラメータの変化に
基づいて各微小要素ごとに流動性パラメータを変更する
工程と、変更された流動性パラメータに基づき解析対象
物に流動物が充填される過程の解析を再度行う工程とを
有することを特徴とする数値解析方法。
1. A numerical analysis for simulating a flow behavior of a fluid when the fluid is filled into the analysis object by a computer using an analysis model in which the shape of the analysis object is divided into a plurality of minute elements. A method of setting an initial value of a fluidity parameter that defines the flowability of a fluid in a micro element, a step of analyzing a process in which a fluid is filled in an analysis target, and each micro element The step of associating the micro-elements with the upstream micro-elements, the step of changing the fluidity parameter for each micro-element based on the change of a specific parameter in each micro-element and the micro-elements upstream thereof, and the modified flow And a step of re-analyzing the process in which the fluid is filled in the analysis object based on the sex parameter.
【請求項2】各微小要素ごとの流動性パラメータを変更
する工程において、前記特定のパラメータの変化が、流
動物の流動方向、流動速度、流動速度勾配、せん断速度
およびせん断応力ならびに該微小要素における解析対象
物の肉厚から選ばれた1つ以上のパラメータの変化であ
る請求項1に記載の数値解析方法。
2. In the step of changing the fluidity parameter for each microelement, the change in the specific parameter is caused by the flow direction of the fluid, the flow velocity, the flow velocity gradient, the shear rate and the shear stress, and the change in the microelement. The numerical analysis method according to claim 1, which is a change in one or more parameters selected from the wall thickness of the analysis target.
【請求項3】各微小要素ごとの流動性パラメータを変更
する工程において、流動物の流動方向、流動速度、流動
速度勾配、せん断速度およびせん断応力ならびに該微小
要素における解析対象物の肉厚についての各微小要素と
その上流の微小要素における変化をパラメータとする重
み関数を各微小要素ごとの流動性パラメータにかける請
求項2に記載の数値解析方法。
3. In the step of changing the fluidity parameter for each microelement, the flow direction, flow velocity, flow velocity gradient, shear rate and shear stress of the fluid and the wall thickness of the analysis object in the microelement are measured. The numerical analysis method according to claim 2, wherein a weighting function having a change in each micro element and a micro element upstream thereof as a parameter is applied to the fluidity parameter of each micro element.
【請求項4】流動性パラメータが流動抵抗である請求項
1〜3のいずれかに記載の数値解析方法。
4. The numerical analysis method according to claim 1, wherein the fluidity parameter is flow resistance.
【請求項5】射出成形過程において解析対象物に射出成
形材料が充填される際の射出成形材料の挙動を解析する
ものである請求項1〜4のいずれかに記載の数値解析方
法。
5. The numerical analysis method according to claim 1, wherein the behavior of the injection molding material when the object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.
【請求項6】解析対象物に流動物が充填される際の該流
動物の流動挙動をコンピュータによりシミュレーション
する数値解析装置であって、解析対象物の形状を複数の
微小要素に分割した解析モデルを含む解析条件を設定す
る解析条件設定手段と、各微小要素における流動物の流
れ易さを規定する流動性パラメータの初期値を設定する
初期パラメータ設定手段と、解析対象物に流動物が充填
される過程の解析を行なう解析実行手段と、各微小要素
とその上流の微小要素との関連づけを行なう流動履歴解
析手段と、各微小要素とその上流の微小要素との関連づ
けに基づいて各微小要素ごとに流動性パラメータを変更
する流動性パラメータ変更手段とを有することを特徴と
する数値解析装置。
6. A numerical analysis device for simulating, by a computer, the flow behavior of a fluid when the fluid is filled in the analysis object, wherein the analysis model is obtained by dividing the shape of the analysis object into a plurality of minute elements. The analysis condition setting means for setting the analysis conditions including the above, the initial parameter setting means for setting the initial value of the fluidity parameter defining the flowability of the fluid in each microelement, and the fluid to be analyzed are filled with the fluid. Based on the correlation between the analysis execution means for analyzing the process, the flow history analysis means for associating each micro element with the upstream micro element, and each micro element based on the association between each micro element and the upstream micro element. And a fluidity parameter changing means for changing the fluidity parameter.
【請求項7】流動性パラメータ変更手段が、流動物の流
動方向、流動速度、流動速度勾配、せん断速度およびせ
ん断応力ならびに該微小要素における解析対象物の肉厚
から選ばれた1つ以上のパラメータについての各微小要
素とその上流の微小要素における変化に基づいて各微小
要素ごとの流動性パラメータを変更する手段である請求
項6に記載の数値解析装置。
7. The fluidity parameter changing means comprises one or more parameters selected from a flow direction, a flow velocity, a flow velocity gradient, a shear velocity and a shear stress of a fluid, and a wall thickness of an object to be analyzed in the minute element. 7. The numerical analysis device according to claim 6, which is a means for changing the fluidity parameter of each microelement based on the change in each microelement and the microelement upstream thereof.
【請求項8】流動性パラメータ変更手段が、流動物の流
動方向、流動速度、流動速度勾配、せん断速度およびせ
ん断応力ならびに該微小要素における解析対象物の肉厚
についての各微小要素とその上流の微小要素における変
化をパラメータとする重み関数を各微小要素ごとの流動
性パラメータにかける手段である請求項7に記載の数値
解析装置。
8. A fluidity parameter changing means is provided for each microelement and its upstream of a flow direction, a flow velocity, a flow velocity gradient, a shear velocity and a shear stress of a fluid and a wall thickness of an object to be analyzed in the microelement. The numerical analysis device according to claim 7, which is a means for multiplying a fluidity parameter for each minute element by a weighting function having a change in the minute element as a parameter.
【請求項9】流動性パラメータが流動抵抗である請求項
6〜8のいずれかに記載の数値解析装置。
9. The numerical analysis device according to claim 6, wherein the fluidity parameter is flow resistance.
【請求項10】射出成形過程において解析対象物に射出
成形材料が充填される際の射出成形材料の挙動を解析す
るものである請求項6〜9のいずれかに記載の数値解析
装置。
10. The numerical analysis device according to claim 6, which analyzes the behavior of the injection molding material when the injection molding material is filled with the injection molding material in the injection molding process.
【請求項11】解析対象物に流動物が充填される際の該
流動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数の微小
要素に分割した解析モデルを用いてコンピュータにより
シミュレーションする数値解析プログラムであって、請
求項1〜5のいずれかに記載の数値解析方法の各工程を
実行するコンピュータで実行可能なプログラム。
11. A numerical analysis for simulating, by a computer, a flow behavior of a fluid when the fluid is filled in the analysis object by using a computer using an analysis model in which the shape of the analysis object is divided into a plurality of minute elements. A computer-executable program that executes each step of the numerical analysis method according to claim 1.
【請求項12】請求項11に記載のプログラムを記憶し
た、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
12. A computer-readable storage medium storing the program according to claim 11.
【請求項13】請求項5に記載の数値解析方法を用いて
射出成形品の射出成形過程を解析し、解析結果に基づい
て製造パラメータを最終決定し、最終決定された製造パ
ラメータに基づいて射出成形品を製造する射出成形品の
製造方法。
13. An injection molding process of an injection molded product is analyzed using the numerical analysis method according to claim 5, manufacturing parameters are finally determined based on the analysis result, and injection is performed based on the finally determined manufacturing parameters. A method for producing an injection-molded article for producing a molded article.
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