JP2010071734A - 衝撃破壊予測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】樹脂成形品(を構成する樹脂試験片)を用い、破断歪み−歪み速度の関係式導出工程と、前記樹脂成形品における所定の部分の経時的な発生歪みをシミュレーションする第1のシミュレーションと、前記樹脂成形品における所定の部分の経時的な歪み速度をシミュレーションし、前記経時的な歪み速度を、前記関係式に代入することによって、経時的な破断歪みをシミュレーションする第2のシミュレーションと、前記第1及び第2のシミュレーション結果を用いて、経時的に前記発生歪みと前記破断歪みとを比較し、前記発生歪みが前記破断歪みを超える場合に、前記樹脂成形品の破壊を判定する比較判定工程と、を備える方法で予測を行う。
【選択図】図5
Description
関係式導出工程とは、先ず、歪み速度毎における応力−歪み曲線を得た後、応力−歪み曲線から得られる破断点での破断歪みと、破断点における歪み速度との間の関係式(関係方程式)を導出する工程である。具体的な関係式導出の一例については、実施例にて詳述する。
第1のシミュレーションとは、樹脂成形品の所定の位置に所定の条件で衝撃を与えた際の樹脂成形品の所定の部分の経時的な発生歪みをシミュレーションする工程である。樹脂成形品に衝撃を与えた際に、樹脂成形品の所定の部分の経時的な発生歪みの変化をシミュレーションすることで、後述する比較判断工程において、正確な衝撃破壊の予測を行うことができる。具体的な第1のシミュレーションの一例については、実施例にて詳述する。
第2のシミュレーションとは、樹脂成形品の所定の位置に所定の条件で衝撃を与えた際の樹脂成形品の所定の部分の経時的な歪み速度をシミュレーションし、その経時的な歪み速度を、上述の関係方程式に代入することによって、経時的な破断歪みをシミュレーションする工程である。樹脂成形品に衝撃を与えた際に、樹脂成形品の所定の部分の経時的な破断歪みの変化をシミュレーションすることで、後述する比較判断工程において、正確な衝撃破壊の予測を行うことができる。なお、具体的な第2のシミュレーションの一例については、実施例にて詳述する。
比較判定工程とは、第1及び第2のシミュレーション結果を用いて、経時的に発生歪みと破断歪みと、を比較し、発生歪みが破断歪みを超える場合に、樹脂成形品の破壊を判定する工程である。本発明の衝撃破壊予測方法は、発生歪みの経時的な変化と破断歪みの経時的な変化とを比較して予測するため、樹脂成形品が破断するか否か、破断する場合にはいつ破断するのかを正確に予測することができる。なお、具体的な比較判定工程についての一例は、実施例にて詳述する。
[関係式導出工程]
ポリアセタール(ポリプラスチックス社製、「ジュラコン(登録商標)M90−44」)からなる樹脂成形品(長さ170mm×幅10mm×厚さ4mm)、引張試験機(鷺宮製作所製、「計装化衝撃試験機TS−4000」)を用いて、歪み速度毎の応力−歪み曲線を得た。得られた歪み速度毎の応力−歪み曲線を図1に示した。図1の応力−歪み曲線から歪み速度と破壊歪みの関係方程式を求めた。関係方程式は図2に示した。また、関係方程式以外の樹脂材料の物性は、弾性率4000MPa、ポアソン比0.35、密度1.41×10−9ton/mm3である。
図3に示すように、両側に錘(幅30mm×高さ30mm×厚み20mm)を固定した曲げ試験片(長さ100mm×幅6mm×厚さ4mm)を3mの高さから、白抜き矢印の方向に落下させる条件で、突起物(以後、ストライカー)に、樹脂成形品の中央部を衝突させた際の破断の有無及び時間について判定した。試験片材料はポリアセタールを用い、ソフトウエアはLS−DYNA(LivermoreSoftwareTechnology社製)を用いた。
次いで、上記最大歪み発生部分の経時的な歪み速度をシミュレーションした。得られた結果を図4に示した。このシミュレーションにより得られた経時的な歪み速度を図2に示した関係方程式に代入し、経時的な破断歪みをシミュレーションした。この第2のシミュレーションの結果を図5実線で示した。
上記第1及び第2のシミュレーション結果を用いて、経時的に上記発生歪みと上記破断歪みとを比較し、上記発生歪みが上記破断歪みを超える場合に、上記樹脂成形品の破壊を判定した。判定結果を以下に示した。
衝撃から0.00075秒で破断することが予測され、実際にもこの点で破断することが確認できた。図4から明らかなように、破断するのは、歪み速度の経時的変化の大きい時間領域である。したがって、本発明のような、歪み速度、発生歪み、破断歪みについての経時的変化を考慮した方法でなければ、正確な樹脂成形品の衝撃破壊予測を行うことができないことが確認された。
ポリアセタールからなる樹脂成形品がウエルド部を有する以外は実施例1の関係式導出工程と同様の方法で、ウエルド部及びウエルドでない部分の関係方程式を求めた。これらの関係方程式を図6に示した。
Claims (4)
- シミュレーションによる樹脂成形品の衝撃破壊予測方法であって、
該樹脂で作製した樹脂試験片を用い、歪み速度毎における応力−歪み曲線から得られる、破断歪み−歪み速度の関係式導出工程と、
前記樹脂成形品の所定の位置に所定の条件で衝撃を与えた際の、前記樹脂成形品における所定の部分の経時的な発生歪みをシミュレーションする第1のシミュレーションと、
前記樹脂成形品の所定の位置に所定の条件で衝撃を与えた際の、前記樹脂成形品における所定の部分の経時的な歪み速度をシミュレーションし、前記経時的な歪み速度を、前記関係式に代入することによって、経時的な破断歪みをシミュレーションする第2のシミュレーションと、
前記第1及び第2のシミュレーション結果を用いて、経時的に前記発生歪みと前記破断歪みとを比較し、前記発生歪みが前記破断歪みを超える場合に、前記樹脂成形品の破壊を判定する比較判定工程と、を備える衝撃破壊予測方法。 - 前記所定の位置が、最大歪み発生部分である請求項1に記載の衝撃破壊予測方法。
- 前記樹脂試験片が、ウエルド部分を有する試験片であり、
前記関係式導出工程が、前記ウエルド部分の破断歪み−歪み速度の関係式導出工程であり、
前記所定の位置が、ウエルド部分である請求項1に記載の衝撃破壊予測方法。 - 前記関係式導出工程が、前記樹脂成形品の樹脂流動方向に対して直行する方向に沿う部分の破断歪み−歪み速度の関係式導出工程であり、
前記所定の位置が、前記樹脂成形品の樹脂流動方向に対して直行する方向に沿う部分である請求項1に記載の衝撃破壊予測方法。
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