JP2011196884A - Simulation device of creep deformation characteristic - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリープ変形特性のシミュレーション装置に関し、特に、繊維強化樹脂成形部品等の樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーション装置に関する。 The present invention relates to a creep deformation characteristic simulation apparatus, and more particularly to a creep deformation characteristic simulation apparatus for resin molded parts such as fiber reinforced resin molded parts.
近年、自動車等の車両には、軽量であって形状自由度が高い樹脂成形部品が多数用いられている。 In recent years, a number of resin molded parts that are lightweight and have a high degree of freedom have been used in vehicles such as automobiles.
かかる樹脂成形部品には、経年的に高温の雰囲気温度下で荷重が印加される場合も多いため、研究開発段階で樹脂成形部品のクリープ変形特性を効率的かつ正確に評価して、その最終的な仕様を簡便に決定することが求められている。 Since such resin molded parts are often subjected to loads under high ambient temperatures over time, the creep deformation characteristics of resin molded parts are evaluated efficiently and accurately at the research and development stage, and the final It is required to easily determine the specifications.
特許文献1は、クリープ試験における各温度毎の複数の応力測定の繰り返しを廃し、効率的にクリープ物性値を決定することを企図したクリープ物性試験方法を開示し、いわゆるNorton則による定常クリープ物性値やいわゆる時間硬化型クリープ則による時間硬化型クリープ物性値を、応力緩和過程の荷重履歴から算出する方法を開示する。 Patent Document 1 discloses a creep physical property test method that eliminates the repetition of a plurality of stress measurements for each temperature in the creep test and efficiently determines the creep physical property value. The steady creep physical property value according to the so-called Norton law. And a method for calculating a time-curable creep property value according to a so-called time-curable creep law from a load history of a stress relaxation process.
具体的には、特許文献1では、予め円筒状の試験片を成形しておき、かかる試験片に一定荷重を印加しながらに変位を一定(歪みを一定)に保持し、一定経過時間毎の応力変化(荷重変化)を計測して、経過時間に対する応力の変化に関するグラフを求めている。そして、Norton則による各定常クリープ物性値は、単回帰分析により決定され、時間硬化型クリープ則による各時間硬化型クリープ物性値は、重回帰分析により決定されている。 Specifically, in Patent Document 1, a cylindrical test piece is formed in advance, and a constant load is applied to the test piece while applying a constant load (strain is constant). A stress change (load change) is measured, and a graph relating to a change in stress with respect to elapsed time is obtained. Each steady creep property value according to the Norton rule is determined by a single regression analysis, and each time-curing creep property value according to the time-curing creep rule is determined by a multiple regression analysis.
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1が提案する構成においては、円筒状の試験片を予め成形して各クリープ物性値を得るものであるため、現実に最終製品として成形される成形部品の構造を反映したクリープ物性値を得ることができないという基本的な課題がある。 However, according to the study of the present inventor, in the configuration proposed in Patent Document 1, a cylindrical test piece is formed in advance to obtain each creep physical property value, so that it is actually formed as a final product. There is a basic problem that a creep property value reflecting the structure of a molded part cannot be obtained.
また、特許文献1においては、定常クリープ物性値や時間硬化型クリープ物性値を、回帰分析により決定するものであるため、得られるクリープ物性値の精度を上げるには、円筒状の試験片を多数成形して応力緩和過程のプロファイルを多数計測する必要があり、高精度のクリープ物性値を得て高精度のクリープ変形特性を求めるには煩雑である。 In Patent Document 1, steady creep physical property values and time-curing creep physical property values are determined by regression analysis. Therefore, in order to improve the accuracy of the obtained creep physical property values, a large number of cylindrical test pieces are used. It is necessary to measure many profiles in the stress relaxation process after molding, and it is complicated to obtain a high-accuracy creep property value and obtain a high-accuracy creep deformation characteristic.
特に、複雑な樹脂材料、例えば繊維強化樹脂材料を用いる場合には、繊維強化樹脂材料を用いて予め成形された試験片が、現実に最終製品として成形される繊維強化樹脂成形部品に比較してかけはなれた理想的な成形品となってしまい、そのクリープ物性値が、最終製品としての繊維強化樹脂成形部品のクリープ物性値と乖離する傾向が強く、かかる状況でいくら試験片を多数成形して応力緩和過程のプロファイルを多数計測したとしても、高精度のクリープ物性値を得ることは困難である。 In particular, when using a complex resin material, for example, a fiber reinforced resin material, a test piece molded in advance using the fiber reinforced resin material is compared with a fiber reinforced resin molded part that is actually molded as a final product. The creep property value tends to deviate from the creep property value of the fiber reinforced resin molded part as the final product. In this situation, how many test pieces are molded? Even if many stress relaxation process profiles are measured, it is difficult to obtain a highly accurate creep property value.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、煩雑で多量な計測や計算をすることな
く、繊維強化樹脂材料等を用いた最終的な製品である樹脂成形部品から切り出された試験片の形状や構造に普遍的な態様で、樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーションを高精度に行うことのできるシミュレーション装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the test piece cut out from a resin molded part which is a final product using a fiber reinforced resin material or the like without complicated and a large amount of measurement and calculation. It is an object of the present invention to provide a simulation apparatus capable of performing a simulation of creep deformation characteristics of a resin molded part with high accuracy in a form universal to the shape and structure.
以上の目的を達成すべく、本発明は、樹脂成形部品から切り出した試験片の弾性変形特性に基づいて有限要素解析(以下、FEAという)を適用することにより修正された縦弾性係数を決定する縦弾性係数決定部と、前記試験片のクリープ変形特性に基づきながら、活性化エネルギ、応力指数、時間指数及び速度定数をクリープ物性値とする時間硬化則を適用したクリープひずみ速度を示す数式を用いて前記活性化エネルギを決定する活性化エネルギ決定部と、前記クリープ変形特性に基づきながら、前記縦弾性係数を用いたFEAを適用することにより修正された応力が代入された前記数式を用いて、前記応力指数を決定する応力指数決定部と、前記クリープ変形特性に基づきながら、FEAを適用することにより共に修正された前記時間指数及び前記速度定数を決定する時間指数及び速度定数決定部と、前記活性化エネルギ、前記応力指数、前記時間指数及び前記速度定数を、前記数式に代入することにより、クリープひずみ速度を算出するひずみ速度算出部と、を備えた樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーション装置であることを第1の特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention determines a corrected longitudinal elastic modulus by applying a finite element analysis (hereinafter referred to as FEA) based on the elastic deformation characteristics of a test piece cut out from a resin molded part. Based on the longitudinal elastic modulus determination part and the mathematical formula showing the creep strain rate applying the time hardening law with the activation energy, stress index, time index and rate constant as the creep physical properties based on the creep deformation characteristics of the specimen The activation energy determination unit that determines the activation energy and the mathematical formula in which the stress corrected by applying FEA using the longitudinal elastic modulus based on the creep deformation characteristics is substituted, The stress index determination unit for determining the stress index and the time corrected together by applying FEA based on the creep deformation characteristics A strain that calculates a creep strain rate by substituting the activation energy, the stress index, the time index, and the rate constant into the equation A first characteristic is that the apparatus is a simulation apparatus for creep deformation characteristics of a resin molded part, including a speed calculation unit.
また本発明は、かかる第1の特徴に加えて、前記クリープ変形特性は、前記試験片に印加する荷重及び前記試験片に印加する温度における3種類の組み合わせに対応する3種類の内容を有することを第2の特徴とする。 In addition to the first feature, the present invention has three types of contents corresponding to the three types of combinations of the creep deformation characteristics in the load applied to the test piece and the temperature applied to the test piece. Is the second feature.
また本発明は、かかる第1又は第2の特徴に加えて、前記活性化エネルギ決定部で用いられる前記クリープ変形特性は、前記試験片に印加する荷重を一定にして前記試験片に印加する温度を2種類とした組み合わせに対応する2種類の内容を有することを第3の特徴とする。 According to the present invention, in addition to the first or second feature, the creep deformation characteristic used in the activation energy determining unit is a temperature applied to the test piece with a constant load applied to the test piece. The third feature is that it has two types of contents corresponding to combinations of two types.
また本発明は、かかる第1から第3の特徴に加えて、前記応力指数決定部で用いられる前記クリープ変形特性は、前記試験片に印加する温度を一定にして前記試験片に印加する荷重を2種類とした組み合わせに対応する2種類の内容を有することを第4の特徴とする。 In addition to the first to third features of the present invention, the creep deformation characteristics used in the stress index determination unit may be configured such that the temperature applied to the test piece is constant and the load applied to the test piece is constant. A fourth feature is to have two types of contents corresponding to the two types of combinations.
また本発明は、かかる第1から第4の特徴に加えて、前記時間指数及び速度定数決定部は、前記時間指数及び前記速度定数を同時に決定することを第5の特徴とする。 In addition to the first to fourth characteristics, the present invention has a fifth characteristic that the time index and speed constant determining unit simultaneously determines the time index and the speed constant.
また本発明は、かかる第1から第5の特徴に加えて、前記樹脂成形部品は、繊維強化樹脂成形部品であることを第6の特徴とする。 In addition to the first to fifth features, the present invention has a sixth feature that the resin molded part is a fiber reinforced resin molded part.
また本発明は、かかる第1から第6の特徴に加えて、前記試験片は、板状又は筒状であることを第7の特徴とする。 In addition to the first to sixth features, the present invention has a seventh feature that the test piece is plate-shaped or cylindrical.
また本発明は、かかる第1から第7の特徴に加えて、前記数式は、クリープひずみ速度をdεc/dt、前記速度定数をA(Pa−n・s−m)、前記活性化エネルギをΔH(J/mol)、気体定数をR(=8.31447J/mol)、絶対温度をT(K)、応力をσ(Pa)、前記応力指数をn、時間をt(sec)及び前記時間指数をmとしたとき、以下の式(数1)で示されることを第8の特徴とする。 Further, according to the present invention, in addition to the first to seventh features, the mathematical expression includes a creep strain rate of dε c / dt, the rate constant of A (Pa −n · s −m ), and the activation energy. ΔH (J / mol), gas constant R (= 8.31447 J / mol), absolute temperature T (K), stress σ (Pa), stress index n, time t (sec) and time When the index is m, the eighth characteristic is that it is expressed by the following equation (Equation 1).
本発明の第1の特徴によれば、樹脂成形部品から切り出した試験片を対象にして、試験片の弾性変形特性に基づいてFEAを適用することにより修正された縦弾性係数を決定し、試験片のクリープ変形特性に基づきながら、時間硬化則を適用したクリープひずみ速度を示す数式を用いて活性化エネルギを決定し、試験片のクリープ変形特性に基づきながら、弾性変形特性に基づいたFEAを適用することにより修正された応力が代入された数式を用いて応力指数を決定し、かつクリープ変形特性に基づきながら、FEAを適用することにより共に修正された時間指数及び速度定数を決定するものであるため、試験片、ひいては樹脂成形部品の各クリープ物性値を簡便かつ正確に決定することができる。そして、かかる活性化エネルギ、応力指数、時間指数及び速度定数を用いることにより、最終的な樹脂成形部品の特性に整合性の高いクリープひずみ速度を算出することができ、煩雑で多量な計測や計算をすることなく、繊維強化樹脂材料等を用いた最終的な製品である樹脂成形部品から切り出された試験片の形状や構造に普遍的な態様で、かかる樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーションを高精度に行うことができる。 According to the first feature of the present invention, a longitudinal elastic modulus corrected by applying FEA to a test piece cut out from a resin molded part by applying FEA based on an elastic deformation characteristic of the test piece is determined. Based on the creep deformation characteristics of the piece, the activation energy is determined using a mathematical formula showing the creep strain rate applying the time hardening rule, and FEA based on the elastic deformation characteristic is applied based on the creep deformation characteristic of the test piece. The stress index is determined using a mathematical formula in which the corrected stress is substituted, and the time index and the speed constant corrected together are determined by applying FEA based on the creep deformation characteristics. Therefore, it is possible to easily and accurately determine each creep physical property value of the test piece and by extension, the resin molded part. And by using such activation energy, stress index, time index, and rate constant, it is possible to calculate a creep strain rate that is highly consistent with the characteristics of the final resin molded part, which is complicated and requires a lot of measurement and calculation. Simulation of the creep deformation characteristics of resin molded parts in a manner that is universal to the shape and structure of test pieces cut out from resin molded parts that are final products using fiber-reinforced resin materials, etc. It can be performed with high accuracy.
本発明の第2の特徴によれば、試験片のクリープ変形特性が、試験片に印加する荷重及び試験片に印加する温度における3種類の組み合わせに対応する3種類の内容を有すれば足りるため、少工数かつ短時間でクリープ変形特性を計測することができる。 According to the second feature of the present invention, the creep deformation characteristics of the test piece need only have three types of contents corresponding to the three types of combinations of the load applied to the test piece and the temperature applied to the test piece. The creep deformation characteristics can be measured in a small number of steps and in a short time.
本発明の第3の特徴によれば、活性化エネルギ決定部で用いられる試験片のクリープ変形特性が、試験片に印加する荷重を一定にして試験片に印加する温度を2種類とした組み合わせに対応する2種類の内容が有れば足りるため、簡便に活性化エネルギを決定することができる。 According to the third feature of the present invention, the creep deformation characteristic of the test piece used in the activation energy determining unit is a combination of two types of temperatures applied to the test piece with a constant load applied to the test piece. Since it is sufficient that there are two types of corresponding contents, the activation energy can be easily determined.
本発明の第4の特徴によれば、応力指数決定部で用いられる試験片のクリープ変形特性が、試験片に印加する温度を一定にして試験片に印加する荷重を2種類とした組み合わせに対応する2種類の内容が有れば足りるため、簡便に応力指数を決定することができる。 According to the fourth feature of the present invention, the creep deformation characteristic of the test piece used in the stress index determination unit corresponds to a combination in which the temperature applied to the test piece is constant and the load applied to the test piece is two types. Since it is sufficient if there are two types of contents to be performed, the stress index can be easily determined.
本発明の第5の特徴によれば、時間指数及び速度定数決定部が、時間指数及び速度定数を同時に決定するものであるため、簡便に時間指数及び速度定数を決定することができると共に、試験片、ひいては樹脂成形部品の各クリープ物性値を簡便かつ正確に決定することができる。 According to the fifth feature of the present invention, the time index and the rate constant determining unit determine the time index and the rate constant at the same time. Therefore, the time index and the rate constant can be easily determined and the test is performed. It is possible to easily and accurately determine each creep property value of the piece, and by extension, the resin molded part.
本発明の第6の特徴によれば、樹脂成形部品として、内部構造の複雑な繊維強化樹脂成形部品が適用できて、かかる樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーションを高精度に行うことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, a fiber reinforced resin molded part having a complicated internal structure can be applied as the resin molded part, and the creep deformation characteristics of the resin molded part can be simulated with high accuracy.
本発明の第7の特徴によれば、試験片として、板状又は筒状の試験片が適用できて、試験片の形状や構造に普遍的な態様で、樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーションを高精度に行うことができる。 According to the seventh feature of the present invention, a plate-like or cylindrical test piece can be applied as the test piece, and the creep deformation characteristics of the resin molded part can be simulated in a universal manner to the shape and structure of the test piece. Can be performed with high accuracy.
本発明の第8の特徴によれば、時間硬化則を適用したクリープひずみ速度を示す数式として、式(数1)を使用することにより、樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーションを高精度に行うことができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the creep deformation characteristic of the resin molded part is simulated with high accuracy by using the equation (Equation 1) as a mathematical formula indicating the creep strain rate to which the time hardening rule is applied. be able to.
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーション装置につき、図1から図6を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、樹脂成形部品として、本実施形態のシミュレーション手法が有意性を明確に示す内部構造が複雑な複合材料から成る繊維強化樹脂成形部品を例に挙げて説明するが、もちろん単一材料から成る樹脂成形部品にも適用できるものである。 Hereinafter, a simulation apparatus for creep deformation characteristics of a resin molded part according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the present embodiment, as a resin molded part, a fiber reinforced resin molded part made of a composite material having a complicated internal structure whose significance is clearly shown by the simulation method of the present embodiment will be described as an example. It can also be applied to resin molded parts made of one material.
図1は、本実施形態における繊維強化樹脂成形部品の斜視図である。図2は、本実施形態における繊維強化樹脂成形部品から機械的に切り出された平板状の試験片の斜視図であり、図3は、本実施形態における繊維強化樹脂成形部品から機械的に切り出された円筒状の試験片の斜視図である。図4は、本実施形態における繊維強化樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーション装置の構成を主として示すブロック図である。図5は、本実施形態における繊維強化樹脂成形部品から切り出された試験片の実測されたクリープ変形特性曲線を模式的に示したグラフであり、時間tとひずみεとの関係を表わす。 FIG. 1 is a perspective view of a fiber-reinforced resin molded part in the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of a flat test piece mechanically cut out from the fiber-reinforced resin molded part in the present embodiment, and FIG. 3 is mechanically cut out from the fiber-reinforced resin molded part in the present embodiment. It is a perspective view of a cylindrical test piece. FIG. 4 is a block diagram mainly showing a configuration of a simulation apparatus for creep deformation characteristics of a fiber-reinforced resin molded part in the present embodiment. FIG. 5 is a graph schematically showing an actually measured creep deformation characteristic curve of a test piece cut out from a fiber-reinforced resin molded part in the present embodiment, and shows a relationship between time t and strain ε.
図1に示すように、繊維強化樹脂成形部品10は、代表的に、矩形のブロック状であり、複数の貫通孔12を有する。
As shown in FIG. 1, the fiber-reinforced resin molded
かかる繊維強化樹脂成形部品10は、繊維強化樹脂材料、つまりガラス繊維強化樹脂や炭素繊維強化樹脂を用いて成形した部品である。具体的には、母材となる樹脂は、一般的なものであれば足り限定的なものではないが、例えば、熱可塑性樹脂としては、ナイロン等のポリアミド樹脂、PBT樹脂(ポリブチレンテレフタレート樹脂)等の熱可塑性飽和ポリエステル樹脂及び耐熱性のあるPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド樹脂)等が使用でき、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂やフェノール樹脂等が使用できる。また、強化材となる繊維としては、ガラス短繊維やガラス長繊維の他、アクリル繊維等を炭化した炭化繊維、カーボンナノチューブ等の炭素繊維やケプラー等の樹脂繊維が使用できる。そして、かかる樹脂及び繊維を組み合わせて成形するには、成形型内に繊維を骨材化して配置しておいて樹脂を積層してもよいし、予め樹脂と繊維とを混合して圧縮してもよく、また、型内に繊維を敷いて樹脂を射出してもよい。また、ウエットカーボン型のみならずドライカーボン型の繊維強化樹脂も使用できる。
The fiber reinforced resin molded
また、図1に示すように、繊維強化樹脂成形部品10の貫通孔12、12の間の部分や貫通孔12の周辺部から、図2に示すような平板状の試験片TP1や、図3に示すような円筒状の試験片TP2を、図示を省略する切削具等で機械的に切り出す。かかる試験片TP1、TP2の切り出す場所や形状は、限定的なものではなく、繊維強化樹脂成形部品1
0の樹脂の着き回りや繊維の配向等でクリープ変形特性が低下しそうな場所やその部分を反映させて機械的に切り出すために好適な板状や筒状等の形状を適宜選択すればよい。なお、以降の説明で、試験片TP1、TP2について特記すべき事項がある場合には個別に説明し、そうでない場合には便宜上試験片TP1、TP2と表記して共通に説明する。
Further, as shown in FIG. 1, from a portion between the through
A suitable shape such as a plate shape or a cylindrical shape may be selected as appropriate in order to reflect the place where the creep deformation characteristic is likely to be lowered due to the arrival of the resin of 0, the orientation of the fiber, or the like and the portion thereof. In the following description, the test pieces TP 1 and TP 2 will be individually described when there are items to be specially described, and otherwise they will be described as the test pieces TP 1 and TP 2 for convenience. .
さて、繊維強化樹脂成形部品10に用いる繊維強化樹脂材料のクリープ変形特性は時間の依存性が強いものであるから、試験片TP1、TP2についてのクリープひずみ速度dεc/dtは、時間硬化則を適用した以下の式(数2)で表すことができる。
Now, since the creep deformation characteristic of the fiber reinforced resin material used for the fiber reinforced resin molded
ここで、Aは速度定数(Pa−n・s−m)、ΔHは活性化エネルギ(J/mol)、Rは気体定数(=8.31447J/mol)、Tは絶対温度(K)、σは応力(Pa)、nは応力指数、tは時間(sec)、及びmは時間指数である。この中で、速度定数A、活性化エネルギΔH、応力指数n、及び時間指数mは、繊維強化樹脂材料のクリープ特性を表す未知量であり、これら4つの値が決定すべきクリープ物性値であるといえる。 Here, A is a rate constant (Pa −n · s −m ), ΔH is activation energy (J / mol), R is a gas constant (= 8.31447 J / mol), T is an absolute temperature (K), σ Is the stress (Pa), n is the stress index, t is the time (sec), and m is the time index. Among them, the rate constant A, the activation energy ΔH, the stress index n, and the time index m are unknown quantities representing the creep characteristics of the fiber reinforced resin material, and these four values are the creep physical property values to be determined. It can be said.
よって、繊維強化樹脂成形部品10のクリープ変形特性をシミュレーションにより再現して予測するには、初めに繊維強化樹脂材料のクリープ物性値を決定する必要があるため、繊維強化樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーション装置20は、以下の構成を有する。
Therefore, in order to reproduce and predict the creep deformation characteristic of the fiber reinforced resin molded
つまり、かかるシミュレーション装置20は、図4に示すように、縦弾性係数決定部20aと、活性化エネルギ決定部20bと、応力指数決定部20cと、時間指数及び速度定数決定部20dと、ひずみ速度算出部20eと、を備え、その他に図示を省略する必要なメモリ等を含む。また、シミュレーション装置20には、繊維強化樹脂成形部品10から機械的に切り出され試験片TP1、TP2の弾性変形特性やクリープ変形特性を計測する変形特性計測部30が連絡している。
That is, as shown in FIG. 4, the
ここで、繊維強化樹脂成形部品10から切り出された試験片TP1、TP2のクリープ変形特性曲線は、変形特性計測部30によって実測され、図5に示すようなひずみεの経時的変化を示す。ここで、εeは弾性変形領域における弾性ひずみ、εcはクリープ変形領域におけるクリープひずみ、及びdεc/dtはクリープ変形領域におけるクリープひずみ速度である。具体的には、試験片TP1、TP2に荷重を加えると、短時間でε2まで弾性変形した後、クリープ変形へと移行する。かかるクリープ変形領域は、弾性変形後の遷移クリープ変形領域と、それに引き続く定常クリープ変形領域とを含み、定常クリープ変形の漸近値はε1である。また、クリープひずみεcを時間で微分することで、クリープひずみ速度dεc/dtを算出することができる。
Here, the creep deformation characteristic curves of the test pieces TP 1 and TP 2 cut out from the fiber reinforced resin molded
つまり、このように変形特性計測部30が連絡したシミュレーション装置20においては、縦弾性係数決定部20aが、変形特性計測部30が計測した試験片TP1、TP2の弾性変形特性に基づいてFEAを適用することにより修正された縦弾性係数Eを決定し、活性化エネルギ決定部20bが、変形特性計測部30が計測した試験片TP1、TP2のクリープ変形特性に基づきながら、式(数2)を用いて活性化エネルギΔHを決定し、応力指数決定部20cが、変形特性計測部30が計測した試験片TP1、TP2のクリープ変形特性に基づきながら、修正された縦弾性係数Eを用いたFEAを適用することにより
修正された応力が代入された式(数2)を用いて応力指数nを決定し、時間指数及び速度定数決定部20dが、変形特性計測部30が計測した試験片TP1、TP2のクリープ変形特性に基づきながら、活性化エネルギ決定部20bが決定した活性化エネルギ及び応力指数決定部20cが決定した応力指数が代入された式(数2)を用いてFEAを適用することにより共に修正された時間指数m及び速度定数Aを決定し、ひずみ速度算出部20eが、活性化エネルギ決定部20bが決定した活性化エネルギ、応力指数決定部20cが決定した応力指数、時間指数及び速度定数決定部20dが決定した時間指数及び速度定数を、式(数2)に代入することにより、クリープひずみ速度を算出することになる。
That is, in the
以上の構成のシミュレーション装置20を用いて、試験片TP1、TP2の各クリープ物性値を導出してクリープひずみ速度を求める各工程につき、図6を参照して、以下具体的に説明する。
Each step of deriving the creep physical property values of the test pieces TP 1 and TP 2 and obtaining the creep strain rate using the
図6は、本実施形態における繊維強化樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーション装置を用いて実行される試験片のクリープひずみ速度を決定する工程を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart showing a process of determining the creep strain rate of the test piece, which is executed using the simulation apparatus for creep deformation characteristics of the fiber-reinforced resin molded part in the present embodiment.
図6に示すように、まず、ステップS1において、図1に示すような繊維強化樹脂成形部品10を用意する。
As shown in FIG. 6, first, in step S1, a fiber reinforced resin molded
次に、ステップS2において、繊維強化樹脂成形部品10から図2、3に各々示すような試験片TP1、TP2を適宜選択して機械的に切り出す。
Next, in step S2, test pieces TP 1 and TP 2 as shown in FIGS. 2 and 3 are appropriately selected from the fiber reinforced resin molded
次に、ステップS3において、選択して切り出された試験片TP1、TP2を変形特性計測部30内に配置して、試験片TP1、TP2を一定温度に維持しながら一定荷重Pを印加し、試験片TP1、TP2における図5に示すようなクリープ変形特性曲線を計測する。
Next, in step S3, the test pieces TP 1 and TP 2 selected and cut out are arranged in the deformation
具体的には、試験片TP1を用いる場合には、図2に示すように、試験片TP1の長手方向の両端に円柱状の支持具14、16を各々当接して、試験片TP1の長手方向の中央部を支持具14、16の反対側から荷重Pで押圧して曲げ、試験片TP1の長手方向の中央部における面垂直方向に生じるクリープ変位を計測する。一方で、試験片TP2を用いる場合には、図3に示すように、試験片TP2の軸方向に沿って平板状の支持具18を当接して、支持具18の反対側から試験片TP2の筒状部の外面を軸方向に均一に径方向に向かって荷重Pで押圧して圧縮し、試験片TP2の筒状部において径方向に生じるクリープ変位を計測する。
Specifically, when using a test piece TP 1, as shown in FIG. 2, a
ここで、計測する試験片TP1、TP2におけるクリープ変形特性曲線については、各々3種類が必要である。つまり、例えば、試験片TP1、TP2を一定温度Taに維持しながら一定荷重Paを印加した場合、試験片TP1、TP2を一定温度Taに維持しながら一定荷重Pbを印加した場合、及び試験片TP1、TP2を一定温度Tbに維持しながら一定荷重Paを印加した場合の3種類のクリープ変形特性曲線を計測する必要がある。なお、かかる温度Ta、Tb及び荷重Pa、Pbは、繊維強化樹脂成形部品10が実際に適用される自動車内等の環境に対応する所定の範囲内、典型的には、環境要件の温度及び荷重の各範囲を内包する範囲内に各々設定されることが、シミュレーションの再現性を向上する観点から好ましい。
Here, three types of creep deformation characteristic curves for the test pieces TP 1 and TP 2 to be measured are required. That is, for example, when applying a constant load P a while maintaining the test piece TP 1, TP 2 at a constant temperature T a, the constant load P b while maintaining the test piece TP 1, TP 2 at a constant temperature T a If applied, and it is necessary to measure the three types of creep deformation characteristic curves in a case of applying a constant load P a while maintaining the test piece TP 1, TP 2 at a constant temperature T b. The temperatures T a and T b and the loads P a and P b are within a predetermined range corresponding to an environment such as an automobile to which the fiber-reinforced resin molded
次に、ステップS4において、試験片TP1、TP2の縦弾性係数Eを決定する。 Next, in step S4, the longitudinal elastic modulus E of the test pieces TP 1 and TP 2 is determined.
具体的には、試験片TP1については、まず、縦弾性係数Eの初期値E0を弾性変形範
囲内の式(数3)を用いて計算する。ここで、試験片TP1においては、図2に示すように、長さをL(m)、幅をb(m)及び高さをh(m)とする。
Specifically, for the test piece TP 1 , first, an initial value E 0 of the longitudinal elastic modulus E is calculated using an equation (Equation 3) within the elastic deformation range. Here, in the test piece TP 1, as shown in FIG. 2, the length L (m), the a b (m) and the height width and h (m).
かかる式(数3)では、試験片TP1を弾性変形させる荷重Pe及び弾性変位δeを知る必要があるので、図2に示すように、試験片TP1の長手方向の両端に支持具14、16を各々当接して、試験片TP1の長手方向の中央部を支持具14、16の反対側から荷重Peで押圧して曲げる。この際、荷重Peを0から増加させながら押圧していき、試験片TP1の長手方向の中央部において面垂直方向に生じる弾性変位δeを経時的に計測して、荷重−弾性変位曲線を得る。なお、弾性変位δeの最大値は、試験片TP1の弾性変位の最大値であり、図5においては、ひずみε2の値に相当する。
In such equation (3), since the test piece TP 1 it is necessary to know the load P e and the elastic displacement [delta] e to elastically deform, as shown in FIG. 2, support the longitudinal ends of the
そして、かかる実測による荷重−弾性変位曲線の線形領域から初期弾性変位δe0を求めて、かかる荷重Pe0及び初期弾性変位δe0を式(数3)に代入し、縦弾性係数Eの初期値E0を計算する。 Then, the initial elastic displacement δ e0 is obtained from the linear region of the actually measured load-elastic displacement curve, and the load P e0 and the initial elastic displacement δ e0 are substituted into the equation (Equation 3) to obtain the initial value of the longitudinal elastic modulus E. E 0 is calculated.
ここで、式(数3)は、試験片TP1の変形量が小さい場合に成り立つものであり、試験片TP1の変形量が大きくなると形状非線形性が無視できなくなるため、かかる事情を考慮してFEAを繰り返し、縦弾性係数Eの値を初期値E0から一般化する必要がある。そこで、具体的には、かかる縦弾性係数Eの初期値E0を用いて再現した荷重−変位曲線が、実測した荷重−弾性変位曲線にカーブフィットするようにFEAを繰り返して、縦弾性係数Eの値を初期値E0から修正し、一意的な縦弾性係数Eの値を求める。 Here, the equation (Equation 3) holds when the deformation amount of the test piece TP 1 is small, and the shape nonlinearity cannot be ignored when the deformation amount of the test piece TP 1 becomes large. Repeat FEA Te, it is necessary to generalize the value of the modulus of longitudinal elasticity E from the initial value E 0. Therefore, specifically, the FEA is repeated so that the load-displacement curve reproduced using the initial value E 0 of the longitudinal elastic modulus E fits the actually measured load-elastic displacement curve, and the longitudinal elastic modulus E Correct the value from the initial value E 0, determines the value of the unique longitudinal elastic modulus E.
一方で、試験片TP2についても、同様に、試験片TP2の軸方向に沿って支持具18を当接して、支持具18の反対側から試験片TP1の外面を軸方向に均一に径方向に向かってPeで押圧して圧縮する。この際、荷重Peを0から増加させながら押圧していき、試験片TP2の筒状部において径方向に生じる弾性変位δeを計測して、荷重−弾性変位曲線を得る。但し、試験片TP2については、式(数3)に相当する数式を求めるのが煩雑であるので、縦弾性係数Eの初期値E0を求めることは省略し、任意の初期値E0を用いて再現した荷重−変位曲線が、実測した荷重−弾性変位曲線にカーブフィットするようにFEAを繰り返して、縦弾性係数Eの値を初期値E0から修正し、一意的な縦弾性係数Eの値を求める。
On the other hand, for the test piece TP 2 , similarly, the
なお、かかる試験片TP1、TP2の弾性変位δeの荷重−弾性変位曲線は、試験片TP1、TP2を室温に維持して計測すれば足り、かかる計測は、ステップS3における試験片TP1、TP2のクリープ変形特性曲線の計測の前に行ってよいし、別に用意した繊維強化樹脂成形部品10から同様に試験片TP1、TP2を切り出して行ってもよい。
Incidentally, the load of such a test piece TP 1, TP 2 of the elastic displacement [delta] e - elastic displacement curve, sufficient by measuring a test piece TP 1, TP 2 was maintained at room temperature, such measurements, the test piece in the step S3 may be performed before the measurement of the creep deformation characteristic curves of TP 1, TP 2, may be performed by cutting the same manner specimen TP 1, TP 2 from a fiber reinforced plastic molded
また、もちろん必要に応じて、試験片TP1について、式(数3)を求めずに縦弾性係数Eの初期値E0を任意の値に設定して、FEAを繰り返して縦弾性係数Eを一意的に求めてもよい。また、試験片TP2について、式(数3)に相当する数式を求めて、縦弾性係数Eの初期値E0を設定して、FEAを繰り返して縦弾性係数Eを一意的に求めてもよい。 Of course, if necessary, the initial value E 0 of the longitudinal elastic modulus E is set to an arbitrary value without obtaining the equation (Equation 3), and the FEA is repeated for the test piece TP 1 to obtain the longitudinal elastic modulus E. It may be determined uniquely. Further, for the test piece TP 2 , a mathematical formula corresponding to the formula (Equation 3) is obtained, an initial value E 0 of the longitudinal elastic modulus E is set, and FEA is repeated to uniquely obtain the longitudinal elastic modulus E. Good.
さて、以下、ステップS5からステップS7において、各クリープ物性値を求める。 Now, in step S5 to step S7, each creep property value is obtained.
まず、ステップS5において、活性化エネルギΔHを求める。具体的には、式(数2)について、任意の1つの応力σと任意の2つの温度Ta、Tbとの組み合わせで連立方程式を作れば以下の式(数4)及び式(数5)となるので、各々対数を取りながら式(数4)を式(数5)で除して活性化エネルギΔHに関して整理すれば、以下の式(数6)を得る。 First, in step S5, the activation energy ΔH is obtained. Specifically, with respect to the equation (Equation 2), the following equations (Equation 4) and Equations (Equation 5) can be obtained by creating simultaneous equations by combining any one stress σ and any two temperatures T a and T b. Therefore, the following formula (formula 6) is obtained by dividing the formula (formula 4) by the formula (formula 5) and organizing the activation energy ΔH while taking the logarithm.
ここで、式(数6)で示される活性化エネルギΔHは、温度Ta、Tbとそれらに各々対応するクリープひずみ速度(dεc/dt)T=Ta、(dεc/dt)T=Tbとが分かれば求まる。具体的には、温度Ta、Tbに各々対応するクリープひずみ速度(dεc/dt)T=Ta、(dεc/dt)T=Tbは、試験片TP1、TP2に対して、ステップS3で実測した試験片TP1、TP2を一定温度Taに維持しながら一定荷重Paを印加した場合、及び試験片TP1、TP2を一定温度Tbに維持しながら一定荷重Paを印加した場合の2種類のクリープ変形特性曲線を用いれば、温度Ta、Tbにおけるクリープひずみ(εc)T=Ta、(εc)T=Tbを時間について1階微分して求めることができるから、かかる温度Ta、Tb、及びクリープひずみ速度(dεc/dt)T=Ta、(dεc/dt)T=Tbを各々代入する。 Here, the activation energy ΔH expressed by the equation (Equation 6) is expressed by the temperatures T a and T b and the corresponding creep strain rates (dε c / dt) T = Ta and (dε c / dt) T = If Tb is known, it can be obtained. Specifically, creep strain rates (dε c / dt) T = Ta and (dε c / dt) T = Tb respectively corresponding to the temperatures T a and T b are expressed as follows for the test pieces TP 1 and TP 2 : test piece TP 1 was measured in step S3, when the TP 2 by applying a constant load P a while maintained at a constant temperature T a, and the test piece TP 1, constant while maintaining the TP 2 at a constant temperature T b load P If two types of creep deformation characteristic curves when a is applied are used, creep strains at temperatures T a and T b (ε c ) T = Ta and (ε c ) T = Tb are obtained by first-order differentiation with respect to time. Therefore, the temperatures T a and T b and the creep strain rate (dε c / dt) T = Ta and (dε c / dt) T = Tb are substituted.
従って、温度Ta及び温度Tbに各々対応してこのようにして求めたクリープひずみ速度(dεc/dt)T=Ta、(dεc/dt)T=Tbを式(数6)に代入して、活性化エネルギΔHを決定する。 Thus substituting the temperature T a and the temperature T b respectively correspond to the creep strain rate obtained in this way in (dε c / dt) T = Ta, the (dε c / dt) T = Tb equation (6) Then, the activation energy ΔH is determined.
次に、ステップS6において、応力指数nを求める。具体的には、式(数2)について、任意の1つの温度Tと任意の2つの応力σa、σbとの組み合わせで連立方程式を作れば以下の式(数7)及び式(数8)となるので、各々対数を取りながら式(数7)を式(数8)で除して応力指数nに関して整理すれば、以下の式(数9)を得る。なお、応力σa、σbは、荷重Pa、Pbに各々対応するものとする。 Next, in step S6, a stress index n is obtained. Specifically, with respect to the equation (Equation 2), the following equations (Equation 7) and Equations (Equation 8) can be obtained by creating simultaneous equations with a combination of any one temperature T and any two stresses σ a and σ b. Therefore, if the logarithm is taken and the formula (formula 7) is divided by the formula (formula 8) and the stress index n is arranged, the following formula (formula 9) is obtained. The stresses σ a and σ b correspond to the loads P a and P b , respectively.
ここで、式(数9)で示される応力指数nは、応力σa、σbとそれらに各々対応するクリープひずみ速度(dεc/dt)σ=σa、(dεc/dt)σ=σbとが分かれば求まる。具体的には、応力σa、σbに各々対応するクリープひずみ速度(dεc/dt)σ=σa、(dεc/dt)σ=σbは、試験片TP1、TP2に対して、ステップS3で実測した試験片TP1、TP2を一定温度Taに維持しながら一定荷重Paを印加した場合、及び試験片TP1、TP2を一定温度Taに維持しながら一定荷重Pbを印加した場合の2種類のクリープ変形特性曲線を用いれば、応力σa、σbに生じた場合におけるクリープひずみ(εc)σ=σa、(εc)σ=σbを時間について1階微分して求めることができるから、かかる応力σa、σb、及びクリープひずみ速度(dεc/dt)σ=σa、(dεc/dt)σ=σbを各々代入する。 Here, the stress index n shown in the equation (9) is the stress σ a , σ b and the corresponding creep strain rate (dε c / dt) σ = σa , (dε c / dt) σ = σb If you know that. Specifically, creep strain rates (dε c / dt) corresponding to the stresses σ a and σ b σ = σa and (dε c / dt) σ = σb are expressed as follows with respect to the test pieces TP 1 and TP 2 . test piece TP 1 was measured in step S3, when the TP 2 by applying a constant load P a while maintained at a constant temperature T a, and the test piece TP 1, constant while maintaining the TP 2 at a constant temperature T a load P If two types of creep deformation characteristic curves when b is applied are used, the creep strains (ε c ) σ = σa and (ε c ) σ = σb when stresses σ a and σ b occur are expressed as first order over time. Since they can be obtained by differentiation, the stresses σ a and σ b , and the creep strain rate (dε c / dt) σ = σa and (dε c / dt) σ = σb are substituted respectively.
但し、試験片TP1、TP2の変形量が小さい場合の応力は印加される荷重と比例関係にあるが、試験片TP1、TP2の変形量が大きくなると形状非線形性が無視できなくなるので、応力指数nの導出に用いる応力σa、σbとしては、ステップS4で予め修正した縦弾性係数Eを用いて、FEAにより修正したものを用いることとする。具体的には、試験片TP1、TP2について、ステップS4で予め修正しておいた縦弾性係数Eを用いて再現した荷重−弾性変位曲線における弾性変形終了時の最大応力値が、ステップS4で実測した荷重−弾性変位曲線から求まる弾性変形終了時の最大応力値に一致するように、FEAを繰り返して応力の値を修正し、荷重Pa、Pbに対応して各々修正された応力の値を応力指数nの導出に用いる応力σa、σbとして用いる。 However, the stress when the deformation amount of the test pieces TP 1 and TP 2 is small is proportional to the applied load. However, when the deformation amount of the test pieces TP 1 and TP 2 is large, the shape nonlinearity cannot be ignored. As the stresses σ a and σ b used for deriving the stress index n, those corrected by FEA using the longitudinal elastic modulus E previously corrected in step S4 are used. Specifically, with respect to the test pieces TP 1 and TP 2 , the maximum stress value at the end of elastic deformation in the load-elastic displacement curve reproduced using the longitudinal elastic modulus E that has been corrected in advance in step S4 is the step S4. The stress value is corrected by repeating FEA so as to coincide with the maximum stress value at the end of elastic deformation obtained from the load-elastic displacement curve actually measured in step 1 , and the stresses corrected respectively corresponding to the loads P a and P b Are used as stresses σ a and σ b used to derive the stress index n.
従って、このようにして求めた応力σa、σb及びそれらに各々対応して求めたクリープひずみ(εc)σ=σa、(εc)σ=σbを式(数9)に代入して、応力指数nを決定する。 Accordingly, the stresses σ a and σ b thus obtained and the creep strains (ε c ) σ = σa and (ε c ) σ = σb obtained corresponding to them are substituted into the equation (Equation 9). Determine the stress index n.
次に、ステップS7において、時間指数m及び速度定数Aを求める。ここで、時間指数mは、クリープ変形特性の時間依存性を示す因子で、特に遷移クリープの挙動に強い影響を与えるものであり、時間指数mの値が小さいと遷移クリープの時間は短く、遷移クリープの変形は急激に収束して定常クリープに移行する一方で、時間指数mの値が大きいと、遷移クリープの時間は長くなって、遷移クリープの変形は収束しにくい傾向にある。また、速度定数Aは、クリープひずみ速度の絶対値を決定する因子であり、速度定数Aの値が小さいとクリープひずみ速度は小さくなる一方で、速度定数Aの値が大きいとクリープひ
ずみ速度は大きくなる傾向にある。つまり、時間指数m及び速度定数Aは、クリープ変形特性に対して、互いに相関的に影響を与える因子であるといえから、ステップS7においては、時間指数m及び速度定数Aを共に調整しながら同時に決定することとする。
Next, in step S7, a time index m and a speed constant A are obtained. Here, the time index m is a factor indicating the time dependence of the creep deformation characteristics, and particularly has a strong influence on the behavior of the transition creep. When the time index m is small, the transition creep time is short, While the creep deformation converges rapidly and shifts to steady creep, when the time index m is large, the transition creep time becomes long and the transition creep deformation tends to be difficult to converge. The rate constant A is a factor that determines the absolute value of the creep strain rate. When the value of the rate constant A is small, the creep strain rate is small. On the other hand, when the value of the rate constant A is large, the creep strain rate is large. Tend to be. That is, since the time index m and the rate constant A are factors that have a mutual influence on the creep deformation characteristics, in step S7, the time index m and the rate constant A are simultaneously adjusted. It will be decided.
具体的には、例えば、実測したクリープ変形特性曲線として、ステップS3で実測した試験片TP1、TP2を一定温度Taに維持しながら一定荷重Paを印加した場合のクリープ変形特性曲線を用いて、式(数2)に対して、温度Ta、荷重Paに対応してステップS6において予め修正した応力σa、ステップS4で求めた活性化エネルギΔH、ステップS5で求めた応力指数n、時間指数mの任意の初期値m0及び速度定数Aの任意の初期値A0を各々代入してFEAを開始して、クリープ変形特性曲線を再現する。そして、ステップS3で実測した試験片TP1、TP2を一定温度Taに維持しながら一定荷重Paを印加した場合のクリープ変形特性曲線に対して、遷移クリープ領域での変形量の収束状態やクリープ領域全般におけるクリープひずみ速度の値を見ながら、時間指数mの値及び速度定数Aの値を調整してFEAを繰り返していき、FEAによって再現されたクリープ変形特性曲線が、実測したクリープ変形特性曲線にカーブフィットした状態が得られたならば、その際の時間指数mの値及び速度定数Aの値を、FEAにより修正された時間指数mの値及び速度定数Aの値として決定する。 Specifically, for example, as an actually measured creep deformation characteristic curve, a creep deformation characteristic curve in a case where a constant load Pa is applied while maintaining the test pieces TP 1 and TP 2 measured in step S3 at a constant temperature Ta. used for equation (2), the temperature T a, previously modified stress sigma a, activation energy ΔH calculated in step S4 in step S6 in response to the load P a, the stress exponent obtained in step S5 n, to start the FEA by substituting each arbitrary initial value a 0 of arbitrary initial value m 0 and rate constant a of the time index m, to reproduce the creep deformation characteristic curve. Then, the creep deformation characteristic curves in a case of applying a constant load P a while maintaining the test piece TP 1, TP 2 actually measured in step S3 at a constant temperature T a, the amount of deformation of the convergence state of the transition creep region While repeating the FEA while adjusting the value of the time index m and the value of the rate constant A while observing the value of the creep strain rate in the entire creep region and the creep region, the creep deformation characteristic curve reproduced by the FEA is the measured creep deformation. If a state fitted to the characteristic curve is obtained, the value of the time index m and the value of the speed constant A at that time are determined as the value of the time index m and the value of the speed constant A corrected by FEA.
そして、ステップS8において、以上のように決定された各クリープ物性値を式(数2)に代入して、試験片TP1、TP2のいずれかについてのクリープひずみ速度dεc/dtを求め、繊維強化樹脂成形部品のクリープ変形特性をシミュレーションにより予測して今回の一連の処理は終了する。 In step S8, the creep physical property values determined as described above are substituted into the equation (Equation 2) to obtain the creep strain rate dε c / dt for either of the test pieces TP 1 , TP 2 , The creep deformation characteristics of the fiber reinforced resin molded part are predicted by simulation, and this series of processing is completed.
なお、以上のステップS5及びステップS6の各ステップの順番は、限定的なものではなく前後してもかまわない。 In addition, the order of each step of the above step S5 and step S6 is not limited, and may be mixed.
以上の本実施形態の構成によれば、樹脂成形部品から切り出した試験片を対象にして、試験片の弾性変形特性に基づいてFEAを適用することにより修正された縦弾性係数を決定し、試験片のクリープ変形特性に基づきながら、時間硬化則を適用したクリープひずみ速度を示す数式を用いて活性化エネルギを決定し、試験片のクリープ変形特性に基づきながら、弾性変形特性に基づいたFEAを適用することにより修正された応力が代入された数式を用いて応力指数を決定し、かつクリープ変形特性に基づきながら、活性化エネルギ及び応力指数が代入された数式を用いてFEAを適用することにより共に修正された時間指数及び速度定数を決定するものであるため、試験片、ひいては樹脂成形部品の各クリープ物性値を簡便かつ正確に決定することができる。そして、かかる活性化エネルギ、応力指数、時間指数及び速度定数を、数式に代入することにより、最終的な樹脂成形部品の特性に整合性の高いクリープひずみ速度を算出することができ、煩雑で多量な計測や計算をすることなく、繊維強化樹脂材料等を用いた最終的な製品である樹脂成形部品から切り出された試験片の形状や構造に普遍的な態様で、かかる樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーションを高精度に行うことができる。 According to the configuration of the above embodiment, the longitudinal elastic modulus corrected by applying FEA based on the elastic deformation characteristics of the test piece is determined for the test piece cut out from the resin molded part, and the test is performed. Based on the creep deformation characteristics of the piece, the activation energy is determined using a mathematical formula showing the creep strain rate applying the time hardening rule, and FEA based on the elastic deformation characteristic is applied based on the creep deformation characteristic of the test piece. By determining the stress index using a formula substituted with the corrected stress and applying FEA using the formula substituted with the activation energy and the stress index based on the creep deformation characteristics, Because it determines the modified time index and rate constant, it can easily and accurately determine the creep property values of the test piece and hence the resin molded part. Rukoto can. Then, by substituting the activation energy, stress index, time index, and rate constant into the mathematical formula, a creep strain rate that is highly consistent with the characteristics of the final resin molded part can be calculated. Creep deformation of such resin molded parts in a universal manner with respect to the shape and structure of the test piece cut out from the resin molded part, which is the final product using fiber reinforced resin material, etc. Characteristic simulation can be performed with high accuracy.
なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。 In the present invention, the type, arrangement, number, and the like of the members are not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements thereof are appropriately replaced with those having the same operational effects, and the gist of the invention is not deviated. Of course, it can be appropriately changed within the range.
以上のように、本発明においては、煩雑で多量な計測や計算をすることなく、繊維強化樹脂材料等を用いた最終的な製品である樹脂成形部品から切り出された試験片の形状や構造に普遍的な態様で、樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーションを高精度に行うことのできるシミュレーション装置を提供することができるものであり、その汎用普遍
的な性格からクリープ変形特性のシミュレーションの分野に広範に適用され得るものと期待される。
As described above, in the present invention, the shape and structure of a test piece cut out from a resin molded part which is a final product using a fiber reinforced resin material or the like without complicated and a large amount of measurement and calculation. It is possible to provide a simulation device that can perform the simulation of creep deformation characteristics of resin molded parts with high accuracy in a universal manner, and in the field of simulation of creep deformation characteristics because of its universal character. It is expected to be widely applicable.
10…繊維強化樹脂成形部品
12…貫通孔
14…支持具
16…支持具
18…支持具
20…シミュレーション装置
20a…縦弾性係数決定部
20b…活性化エネルギ決定部
20c…応力指数決定部
20d…速度定数決定部
20e…ひずみ速度算出部
30…変形特性計測部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記試験片のクリープ変形特性に基づきながら、活性化エネルギ、応力指数、時間指数及び速度定数をクリープ物性値とする時間硬化則を適用したクリープひずみ速度を示す数式を用いて前記活性化エネルギを決定する活性化エネルギ決定部と、
前記クリープ変形特性に基づきながら、前記縦弾性係数を用いた有限要素解析を適用することにより修正された応力が代入された前記数式を用いて、前記応力指数を決定する応力指数決定部と、
前記クリープ変形特性に基づきながら、有限要素解析を適用することにより共に修正された前記時間指数及び前記速度定数を決定する時間指数及び速度定数決定部と、
前記活性化エネルギ、前記応力指数、前記時間指数及び前記速度定数を、前記数式に代入することにより、クリープひずみ速度を算出するひずみ速度算出部と、
を備えることを特徴とする樹脂成形部品のクリープ変形特性のシミュレーション装置。 A longitudinal elastic modulus determination unit that determines a corrected longitudinal elastic modulus by applying a finite element analysis based on the elastic deformation characteristics of a test piece cut out from a resin molded part;
Based on the creep deformation characteristics of the test piece, the activation energy is determined using a mathematical formula showing a creep strain rate applying a time hardening rule with an activation energy, a stress index, a time index, and a rate constant as a creep property value. An activation energy determining unit to perform,
A stress index determination unit that determines the stress index using the mathematical formula in which the stress corrected by applying a finite element analysis using the longitudinal elastic modulus is substituted while based on the creep deformation characteristics;
A time index and rate constant determining unit for determining the time index and the rate constant modified together by applying a finite element analysis while being based on the creep deformation characteristics;
A strain rate calculation unit that calculates a creep strain rate by substituting the activation energy, the stress index, the time index, and the rate constant into the formula;
An apparatus for simulating creep deformation characteristics of a resin molded part, comprising:
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