JP2014203242A - Method for creating simulation model and simulation method - Google Patents

Method for creating simulation model and simulation method Download PDF

Info

Publication number
JP2014203242A
JP2014203242A JP2013078499A JP2013078499A JP2014203242A JP 2014203242 A JP2014203242 A JP 2014203242A JP 2013078499 A JP2013078499 A JP 2013078499A JP 2013078499 A JP2013078499 A JP 2013078499A JP 2014203242 A JP2014203242 A JP 2014203242A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
model
simulation
fixed
composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013078499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆嗣 小島
Takashi Kojima
隆嗣 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokohama Rubber Co Ltd filed Critical Yokohama Rubber Co Ltd
Priority to JP2013078499A priority Critical patent/JP2014203242A/en
Publication of JP2014203242A publication Critical patent/JP2014203242A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for creating a simulation model capable of adjusting interactions of constituting objects, and a simulation method.SOLUTION: A method for creating a simulation model is a method for creating a composite model in which a computer can analyze a composite with at least one type of a second object of a different material characteristic existing in a first object. The method has: a step for determining a first object area obtained by reproducing the area of the first object and a second object area obtained by reproducing the area of the second object; and a step for setting a fixed area in which the first object area is fixed to the second object area about a boundary area between the first object area and the second object area, and a non-fixed area in which the first object area is not fixed to the second object area.

Description

本発明は、第1の物体の中に材料特性が異なる少なくとも1種の第2の物体が存在する複合体のシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法に関し、特に、複合体を構成する物体の相互作用を調整することができるシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法に関する。   The present invention relates to a method for creating a simulation model of a composite in which at least one second object having different material properties is present in the first object, and a simulation method, and more particularly to an interaction between objects constituting the composite The present invention relates to a simulation model creation method and a simulation method capable of adjusting the parameters.

最近、有限要素法を用いた複合材料の力学的シミュレーションが種々提案されている。
そのうち、例えば、ポリマー中にフィラーを配置したモデルを作成し,変形解析を実施することでコンパウンドとしての力学特性を評価するコンパウンドシミュレーションに関してモデル化方法および解析方法について多くのものが提案されている(特許文献1、2参照)。
Recently, various dynamic simulations of composite materials using the finite element method have been proposed.
Among them, for example, a lot of modeling and analysis methods have been proposed for compound simulation that evaluates mechanical properties as a compound by creating a model in which fillers are arranged in a polymer and performing deformation analysis ( (See Patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、モデル化に関する技術として、フィラーとポリマー間を完全固着させる手法が開示されている。
特許文献1では、マトリックス材料に粒子が分散した複合材料のマトリックス材料の領域を再現した第1の領域と、分散した粒子の領域を再現した第2の領域とを定め、この第1の領域をメッシュ分割したモデルを形成し、第2の領域に属する代表点を定め、代表点に対する第2の領域に面するモデルの境界上の節点の相対変位に応じて境界上の節点に力を作用させる力調整手段をモデルに付加して複合材料モデルが作成されている。
Patent Document 1 discloses a technique for completely fixing a filler and a polymer as a technique related to modeling.
In Patent Document 1, a first region that reproduces a region of a matrix material of a composite material in which particles are dispersed in a matrix material and a second region that reproduces a region of dispersed particles are defined, and the first region is defined as A mesh-divided model is formed, representative points belonging to the second region are determined, and force is applied to the nodes on the boundary according to the relative displacement of the nodes on the boundary of the model facing the second region with respect to the representative point A composite material model is created by adding force adjusting means to the model.

特許文献2には、界面相を設けてその材料物性で両者の相互作用を調整するモデル化方法が開示されている。
特許文献2のゴム材料モデルは、ゴムマトリックスをモデル化したマトリックスモデルと、フィラーをモデル化したフィラーモデルと、マトリックスモデルとフィラーモデルとの間の界面を形成する界面モデルとを含む。この界面モデルは、フィラーモデルを連続して取り囲みかつ厚さを有するとともにマトリックスモデルとは異なる粘弾性特性が定義される。
Patent Document 2 discloses a modeling method in which an interfacial phase is provided and the interaction between the two is adjusted by the material properties.
The rubber material model of Patent Document 2 includes a matrix model that models a rubber matrix, a filler model that models a filler, and an interface model that forms an interface between the matrix model and the filler model. This interface model continuously surrounds the filler model and has a thickness and is defined with viscoelastic properties different from the matrix model.

特開2009−193290号公報JP 2009-193290 A 特許第3668238号公報Japanese Patent No. 3668238

上述の特許文献1の複合材料モデルおよび特許文献2のゴム材料モデルは、いずれもマトリックスとフィラーの界面を固着状態としている。このように従来のモデルでは、実際の現象と一致しないこともあり、必ずしも十分とは言えない。   In both the composite material model of Patent Document 1 and the rubber material model of Patent Document 2, the interface between the matrix and the filler is fixed. As described above, the conventional model is not necessarily sufficient because it may not match the actual phenomenon.

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、複合体を構成する物体の相互作用を調整することができるシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a simulation model creation method and a simulation method capable of solving the problems based on the prior art and adjusting the interaction of objects constituting a complex.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、第1の物体の中に材料特性が異なる少なくとも1種の第2の物体が存在する複合体についてコンピュータで解析可能な複合体モデルを作成するシミュレーションモデルの作成方法であって、第1の物体の領域を再現した第1の物体領域と、第2の物体の領域を再現した第2の物体領域とを定める工程と、第1の物体領域と第2の物体領域との境界領域について第1の物体領域と第2の物体領域とが固着している固着領域と、第1の物体領域と第2の物体領域とが固着していない非固着領域とを設定する工程を有することを特徴とするシミュレーションモデルの作成方法を提供するものである。   To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a composite model capable of being analyzed by a computer for a composite in which at least one second object having different material properties exists in the first object. A method for creating a simulation model for creating a first object region that reproduces a region of a first object and a second object region that reproduces a region of a second object; The first object region and the second object region are fixed to each other at the boundary region between the first object region and the second object region, and the first object region and the second object region are fixed to each other. The present invention provides a method for creating a simulation model characterized by having a step of setting a non-fixed region that is not.

例えば、非固着領域に接触を定義する。また、例えば、固着領域の少なくとも一部に剥離の条件を設定する。非固着領域に境界領域からの距離に依存した力を定義してもよい。
また、第2の物体領域は、第1の物体領域よりも弾性率を高く設定するようにしてもよい。更には少なくとも第1の物体領域に粘弾性を定義してもよい。
For example, contact is defined in the non-stick region. Further, for example, a peeling condition is set in at least a part of the fixing region. A force depending on the distance from the boundary region may be defined in the non-fixed region.
Further, the elastic modulus of the second object region may be set higher than that of the first object region. Furthermore, viscoelasticity may be defined in at least the first object region.

本発明の第2の態様は、コンピュータで解析可能なモデルに対してコンピュータを用いてシミュレーションするシミュレーション方法であって、本発明のシミュレーションモデルの作成方法で作成した複合体モデルに対して、変形シミュレーションを実施して複合体の力学応答を算出することを特徴とするシミュレーション方法を提供するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a simulation method for simulating a computer-analysable model using a computer, wherein a deformation simulation is performed on a complex model created by the simulation model creation method of the present invention. To provide a simulation method characterized by calculating the mechanical response of the composite.

本発明によれば、第1の物体の中に材料特性が異なる少なくとも1種の第2の物体が存在する複合体の複合体モデルにおいて材料境界に固着領域と非固着領域を設けることで、複合体を構成する物体間の相互作用を調整することができる。   According to the present invention, in the composite model of a composite in which at least one type of second object having different material characteristics exists in the first object, a fixed region and a non-fixed region are provided at the material boundary, thereby providing a composite The interaction between the objects constituting the body can be adjusted.

本発明の実施形態のシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法を実施するためのシミュレーション装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the simulation apparatus for implementing the creation method and simulation method of the simulation model of embodiment of this invention. (a)は、複合体モデルの第1の例を示す模式図であり、(b)は、複合体モデルの第2の例を示す模式図であり、(c)は、複合体モデルの第3の例を示す模式図であり、(d)は、複合体モデルの第4の例を示す模式図であり、(e)は、複合体モデルの第5の例を示す模式図である。(A) is a schematic diagram showing a first example of the complex model, (b) is a schematic diagram showing a second example of the complex model, and (c) is a schematic diagram of the complex model. 3 is a schematic diagram illustrating a fourth example of a complex model, and (e) is a schematic diagram illustrating a fifth example of the complex model. FIG. 本発明の実施形態のシミュレーションモデルの作成方法を工程順に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the preparation method of the simulation model of embodiment of this invention in order of a process. (a)は、実施例1の複合体モデルを示す模式図であり、(b)は、実施例2の複合体モデルを示す模式図であり、(c)は、比較例1の複合体モデルを示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the complex model of Example 1, (b) is a schematic diagram which shows the complex model of Example 2, (c) is a complex model of Comparative Example 1. It is a schematic diagram which shows.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態のシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法を実施するためのシミュレーション装置を示す模式図である。
Hereinafter, a simulation model creation method and a simulation method according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a simulation model creation method and a simulation apparatus for carrying out the simulation method according to the embodiment of the present invention.

図1に示すシミュレーション装置10(以下、処理装置10という)は、以下に示す装置構成が、例えば、コンピュータ等のハードウェアおよびその周辺機器で構成される。本発明のシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法は、処理装置10を用いて実行される。
処理装置10は、第1の物体の中に第1の物体とは材料特性が異なる少なくとも1種の第2の物体が存在する複合体についてコンピュータで解析可能な複合体モデルを作成するものである。また、処理装置10は、複合体モデルについて、所定のシミュレーション条件で変形シミュレーションを実施して、複合体の力学応答を算出するものである。
複合体を構成する第1の物体は、例えば、母材であり、第2の物体は、例えば、この母材の中に存在する母材とは材料特性が異なる少なくとも1種の物体のことである。
The simulation apparatus 10 (hereinafter, referred to as a processing apparatus 10) shown in FIG. 1 has the following apparatus configuration including, for example, hardware such as a computer and its peripheral devices. The simulation model creation method and simulation method of the present invention are executed using the processing apparatus 10.
The processing apparatus 10 creates a composite model that can be analyzed by a computer for a composite in which at least one second object having different material properties from the first object is present in the first object. . Moreover, the processing apparatus 10 performs a deformation | transformation simulation on predetermined | prescribed simulation conditions about a complex model, and calculates the dynamic response of a complex.
The first object constituting the composite is, for example, a base material, and the second object is, for example, at least one kind of object having a material property different from that of the base material existing in the base material. is there.

処理装置10は、処理部12と、入力部14と、表示部16とを有する。処理部12は、条件設定部20、モデル生成部22、演算部24、力学特性算出部26、メモリ28、表示制御部30および制御部32を有する。この他に図示はしないがROM等を有する。
処理部12は、制御部32により制御される。また、処理部12において条件設定部20、モデル生成部22、演算部24および力学特性算出部26はメモリ28に接続されており、条件設定部20、モデル生成部22、演算部24および力学特性算出部26のデータがメモリ28に記憶される。
The processing device 10 includes a processing unit 12, an input unit 14, and a display unit 16. The processing unit 12 includes a condition setting unit 20, a model generation unit 22, a calculation unit 24, a dynamic characteristic calculation unit 26, a memory 28, a display control unit 30, and a control unit 32. In addition, although not shown, it has a ROM and the like.
The processing unit 12 is controlled by the control unit 32. In the processing unit 12, the condition setting unit 20, the model generation unit 22, the calculation unit 24, and the dynamic characteristic calculation unit 26 are connected to the memory 28, and the condition setting unit 20, the model generation unit 22, the calculation unit 24, and the dynamic characteristic are connected. Data of the calculation unit 26 is stored in the memory 28.

入力部14は、マウスおよびキーボード等の各種情報をオペレータの指示により入力するための各種の入力デバイスである。表示部16は、例えば、オペレータの指示入力内容、複合体モデル、ならびにシミュレーションの経過および結果等を表示するものであり、公知の各種のディスプレイが用いられる。また、表示部16には各種情報を出力媒体に表示するためのプリンタ等のデバイスも含まれる。   The input unit 14 is various input devices for inputting various information such as a mouse and a keyboard in accordance with an operator instruction. The display unit 16 displays, for example, the instruction input contents of the operator, the composite model, the progress and results of the simulation, and various known displays are used. The display unit 16 also includes a device such as a printer for displaying various types of information on an output medium.

処理装置10は、ROM等に記憶されたプログラム(コンピュータソフトウェア)を、制御部32で実行することにより、条件設定部20、モデル生成部22、演算部24、表示制御部26の各部を機能的に形成する。処理装置10は、上述のように、プログラムが実行されることで各部位が機能するコンピュータによって構成されてもよいし、各部位が専用回路で構成された専用装置であってもよい。   The processing apparatus 10 executes the program (computer software) stored in the ROM or the like by the control unit 32, so that the condition setting unit 20, the model generation unit 22, the calculation unit 24, and the display control unit 26 are functional. To form. As described above, the processing apparatus 10 may be configured by a computer in which each part functions by executing a program, or may be a dedicated apparatus in which each part is configured by a dedicated circuit.

条件設定部20は、シミュレーションモデルの作成のための情報、およびシミュレーションモデルに対して実施する変形シミュレーションのための情報が入力部14等を介して入力されて、各種の情報がメモリ28に記憶される。条件設定部20に入力された情報に基づいて、モデル生成部22でシミュレーションモデルが作成され、演算部24で、例えば、有限要素法を用いて変形シミュレーションが実施される。
条件設定部20には、具体的には、オペレータが表示部16に表示された入力画面を見ながら入力部14を用いて指示入力される。
The condition setting unit 20 receives information for creating a simulation model and information for deformation simulation performed on the simulation model via the input unit 14 and the like, and various types of information are stored in the memory 28. The Based on the information input to the condition setting unit 20, a simulation model is created by the model generation unit 22, and a deformation simulation is performed by the calculation unit 24 using, for example, a finite element method.
Specifically, the operator inputs an instruction to the condition setting unit 20 using the input unit 14 while looking at the input screen displayed on the display unit 16.

シミュレーションモデルの作成のための情報としては、後述する第1の物体(母材)と第2の物体(物体)との境界領域の固着領域と非固着領域の情報以外、有限要素法に用いられる公知の各種の計算モデル作成のための公知の情報が挙げられる。例えば、モデル化する領域の情報、第1の物体(母材)の材料定数、第1の物体(母材)の大きさ、第1の物体(母材)中に存在する第2の物体(物体)の大きさ、形状、数および位置情報、第2の物体(物体)の材料定数、ならびに後述する第1の物体(母材)と第2の物体(物体)との境界領域の固着領域と非固着領域の情報である。なお、第1の物体(母材)は、特に限定されるものではないが、例えば、ゴム、ポリマー等であり、物体は、特に限定されるものではないが、例えば、フィラーである。第2の物体(物体)の種類は、1種類に限定されるものではなく、複数種であってもよい。   Information for creating a simulation model is used in the finite element method other than information on a fixed region and a non-fixed region in a boundary region between a first object (base material) and a second object (object) described later. Known information for creating various known calculation models is included. For example, information on a region to be modeled, a material constant of a first object (base material), a size of the first object (base material), and a second object (in the first object (base material)) ( Size, shape, number and position information of the object), material constant of the second object (object), and a fixing region of a boundary region between the first object (base material) and the second object (object) described later And non-fixed area information. The first object (base material) is not particularly limited, but is, for example, rubber or polymer, and the object is not particularly limited, but is, for example, a filler. The type of the second object (object) is not limited to one type, and may be a plurality of types.

なお、第2の物体(物体)がフィラーの場合、フィラー粒子の大きさおよび形状の情報には、例えば、フィラー粒子の形状を円形形状とした場合、円の中心点の位置と円の半径の情報が含まれる。楕円形状とした場合、長径および短径と、楕円の中心点の位置と、長径または短径の向きの情報が含まれる。
材料定数は、例えば、弾性率(ヤング率)、ポアソン比、粘弾性等の値である。弾性率は、例えば、応力−ひずみまたは伸び曲線における弾性領域の傾き(弾性体の縦弾性係数に相当)が用いられる。なお、非線形材料の場合、弾性率については、ひずみまたは伸びが小さいとき、その値を大きくする。また、粘弾性は、例えば、一般化マックスウェルモデルを用いて定義されるものである。
In addition, when the second object (object) is a filler, the size and shape information of the filler particle includes, for example, the position of the center point of the circle and the radius of the circle when the shape of the filler particle is a circular shape. Contains information. In the case of an elliptical shape, information on the major axis and minor axis, the position of the center point of the ellipse, and the orientation of the major axis or minor axis is included.
The material constant is a value such as an elastic modulus (Young's modulus), Poisson's ratio, viscoelasticity, and the like. As the elastic modulus, for example, the slope of the elastic region in the stress-strain or elongation curve (corresponding to the longitudinal elastic modulus of the elastic body) is used. In the case of a non-linear material, the elastic modulus is increased when the strain or elongation is small. The viscoelasticity is defined using, for example, a generalized Maxwell model.

第1の物体(母材)と第2の物体(物体)との境界領域の固着領域と非固着領域において、固着領域は、例えば、相対変位が生じないこと、または節点共有状態にあることで定義される。また、非固着領域は、相対変位が生じること、または自由境界で節点を共有していない状態にあることで定義される。固着領域は、例えば、節点を共有している範囲の情報であり、非固着領域の情報は、自由境界で節点を共有していない範囲の情報である。   In the fixed region and the non-fixed region at the boundary region between the first object (base material) and the second object (object), the fixed region is, for example, that relative displacement does not occur or is in a node sharing state. Defined. Further, the non-fixed region is defined by relative displacement occurring or a state where no node is shared at the free boundary. The fixed area is, for example, information on a range sharing a node, and the information on a non-fixed area is information on a range not sharing a node at a free boundary.

また、例えば、境界領域において固着領域以外の領域、すなわち、非固着領域に接触を定義してもよい。この接触とは、非固着領域が、第2の物体の領域を再現した第2の物体領域に、第2の物体の領域が物体の場合には物体を再現した物体領域に食い込まないことで定義される。例えば、非固着領域の節点が第2の物体領域(物体領域)内に入らない境界条件である。   Further, for example, contact may be defined in a region other than the fixed region in the boundary region, that is, a non-fixed region. This contact is defined as a non-sticking area that does not bite into the second object area that reproduces the area of the second object, and if the second object area is an object, it does not bite into the object area that reproduces the object. Is done. For example, there is a boundary condition in which the node of the non-fixed area does not fall within the second object area (object area).

これ以外に、例えば、固着領域の少なくとも一部に剥離の条件を設定することもできる。剥離の条件としては、例えば、固着領域の節点に作用する力の大きさで規定することができる。第2の物体領域(物体領域)の弾性率に対して、所定の力の値を設定しておき、節点に作用する力が、この力の値を超えた場合に、剥離したとする。
さらに、境界領域において固着領域以外の領域、すなわち、非固着領域に境界領域からの距離に依存した力を定義してもよい。この距離に依存した力とは、第2の物体領域(物体領域)に近づく力と、第2の物体領域(物体領域)から離れる力の両方がある。非固着領域において、第2の物体領域(物体領域)の表面から距離が近い程作用する力が大きく、距離が遠くなると作用する力が小さくなる場合と、逆に第2の物体領域(物体領域)の表面から距離が近い程作用する力が小さく、表面からの距離が遠くなると作用する力が大きくなる場合とがある。剥離に関しては、剥離の条件を満足した後も、第2の物体領域(物体領域)に近づく力と、第2の物体領域(物体領域)から離れる力のいずれかの力が作用するようにしてもよい。
In addition to this, for example, a peeling condition can be set in at least a part of the fixing region. The peeling condition can be defined by, for example, the magnitude of the force acting on the node of the fixing region. It is assumed that a predetermined force value is set for the elastic modulus of the second object region (object region), and peeling occurs when the force acting on the node exceeds this force value.
Furthermore, a force depending on the distance from the boundary region may be defined in a region other than the fixed region in the boundary region, that is, a non-fixed region. The force depending on the distance includes both a force approaching the second object region (object region) and a force moving away from the second object region (object region). In the non-fixed area, the force acting as the distance from the surface of the second object area (object area) increases, and the force acting as the distance increases, conversely, the second object area (object area) ) The closer the distance from the surface, the smaller the applied force, and the longer the distance from the surface, the greater the applied force. Regarding peeling, even after satisfying the peeling conditions, either a force approaching the second object region (object region) or a force moving away from the second object region (object region) is applied. Also good.

変形シミュレーションのための情報としては、有限要素法の公知のシミュレーション条件が挙げられる。例えば、シミュレーションを行うための外力、強制変位の与え方等のシミュレーション条件である。   Information for deformation simulation includes known simulation conditions of the finite element method. For example, it is a simulation condition such as an external force for performing a simulation and a method of giving a forced displacement.

モデル生成部22は、メモリ28から上述のシミュレーションモデルの作成のための情報を呼び出し、これを用いてモデル化をする範囲を設定し、第1の物体を再現した第1の物体領域中に、第2の物体を再現した第2の物体領域を自動的に設定し、図示しない自動メッシュ生成手段により第1の物体領域および第2の物体領域をメッシュ分割し、材料定数および境界領域の固着領域と非固着領域の情報を付加して実行可能な複合体モデルを生成するものである。
モデル生成部22は、例えば、第1の物体が母材であり、第2の物体が物体であれば、母材を再現した母材領域中に、物体を再現した物体領域を自動的に設定し、自動メッシュ生成手段により母材領域および物体領域をメッシュ分割し、材料定数および境界領域の固着領域と非固着領域の情報を付加して実行可能な複合体モデルを生成するものである。
なお、モデル生成部22による複合体モデルおよびそのモデル作成方法については後述する。
The model generation unit 22 calls information for creating the above-described simulation model from the memory 28, sets a range to be modeled using this, and in the first object region that reproduces the first object, A second object region that reproduces the second object is automatically set, and the first object region and the second object region are mesh-divided by automatic mesh generation means (not shown), and the material constant and the fixed region of the boundary region And a non-fixed region information is added to generate an executable complex model.
For example, if the first object is a base material and the second object is an object, the model generation unit 22 automatically sets the object region that reproduces the object in the base material region that reproduces the base material. Then, the base material region and the object region are divided into meshes by an automatic mesh generation means, and a composite model that can be executed is generated by adding material constants and information on the fixed region and the non-bonded region of the boundary region.
The complex model and its model creation method by the model generation unit 22 will be described later.

複合体モデルの生成とは、コンピュータ上で有限要素モデルを構成する節点の位置情報、節点の番号、要素番号等の情報および各要素の材料定数がまとめられたファイルが作成されることをいう。これにより、複合体モデルは処理装置10にて解析可能な数値データを構成となる。
なお、複合体モデルはコンピュータ(処理装置10)で数値解析が可能である。この数値解析が可能であるとは、例えば、有限要素法、有限体積法、差分法または境界要素法といった数値解析法により、各要素または系全体についての変形計算が可能なことを意味する。具体的には、各要素について、座標系における節点座標値、要素形状、材料特性などが定義される。各要素には、例えば、2次元平面としての三角形ないし四辺形の要素、3次元要素としては、例えば、4面体または6面体の要素が好ましく用いられる。
The generation of the complex model means that a file in which information on the position of nodes, the number of nodes, the number of elements, and the like and the material constants of each element are created on a computer is created. As a result, the complex model is constituted by numerical data that can be analyzed by the processing apparatus 10.
The complex model can be numerically analyzed by a computer (processing device 10). The possibility of numerical analysis means that deformation calculation can be performed on each element or the entire system by a numerical analysis method such as a finite element method, a finite volume method, a difference method, or a boundary element method. Specifically, for each element, a node coordinate value, an element shape, a material characteristic, and the like in the coordinate system are defined. For each element, for example, a triangular or quadrilateral element as a two-dimensional plane, and a three-dimensional element, for example, a tetrahedral element or a hexahedral element is preferably used.

演算部24は、複合体モデルに、メモリ28から呼び出されたシミュレーション条件を用いて、例えば、強制変位または外力を複合体モデルの節点に与えることで、公知の有限要素法を用いてシミュレーション演算を行う部分である。シミュレーション演算によって得られた変形した複合体モデルの情報がメモリ28に記憶される。   The calculation unit 24 performs a simulation calculation using a known finite element method by applying, for example, a forced displacement or an external force to a node of the complex model using the simulation conditions called from the memory 28 to the complex model. It is a part to do. Information on the deformed complex model obtained by the simulation operation is stored in the memory 28.

力学特性算出部26は、メモリ28に記憶された変形した複合体モデルの演算結果を呼び出して、複合体モデル全体の力学挙動のパラメータの値、例えば、応力または歪みの分布、および損失エネルギ等の力学特性の算出値を算出する。また、力学特性を線形特性として表す場合、例えば、ヤング率またはせん断剛性等の値が算出され、非線形特性として表す場合、例えば、超弾性ポテンシャルの各パラメータの値が算出される。
シミュレーション演算前の複合体モデル、シミュレーション演算後の複合体モデル、各有限要素に作用する応力または歪みの分布、および力学特性の算出値等が表示制御部30を介して表示部16に出力される。
The mechanical property calculation unit 26 calls the operation result of the deformed composite model stored in the memory 28, and calculates values of parameters of the mechanical behavior of the entire composite model, for example, stress or strain distribution, loss energy, etc. Calculate the calculated mechanical properties. Further, when the mechanical characteristic is expressed as a linear characteristic, for example, a value such as Young's modulus or shear rigidity is calculated, and when it is expressed as a non-linear characteristic, for example, the value of each parameter of the superelastic potential is calculated.
The composite model before the simulation calculation, the composite model after the simulation calculation, the distribution of stress or strain acting on each finite element, the calculated value of the mechanical characteristics, and the like are output to the display unit 16 via the display control unit 30. .

表示制御部30は、メモリ28に記憶された各種の情報、複合体モデル、シミュレーションの結果等を表示部16で表示させるものである。   The display control unit 30 causes the display unit 16 to display various information stored in the memory 28, the composite model, simulation results, and the like.

次に、本実施形態のシミュレーションモデルについて説明する。
図2(a)は、複合体モデルの第1の例を示す模式図であり、(b)は、複合体モデルの第2の例を示す模式図であり、(c)は、複合体モデルの第3の例を示す模式図であり、(d)は、複合体モデルの第4の例を示す模式図であり、(e)は、複合体モデルの第5の例を示す模式図である。
なお、図2(a)〜(e)は、コンピュータで解析可能な複合体モデル40〜40dを示すものであるが、メッシュ等の図示は省略している。
以下に説明する複合体モデル40〜40d、シミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法においては、第1の物体として母材を例に、第2の物体として物体を例にして説明する。
Next, the simulation model of this embodiment will be described.
2A is a schematic diagram illustrating a first example of a complex model, FIG. 2B is a schematic diagram illustrating a second example of the complex model, and FIG. 2C is a complex model. (D) is a schematic diagram showing a fourth example of the complex model, and (e) is a schematic diagram showing a fifth example of the complex model. is there.
2A to 2E show composite models 40 to 40d that can be analyzed by a computer, but illustration of meshes and the like is omitted.
In the composite models 40 to 40d, the simulation model creation method, and the simulation method described below, the first material is described using the base material as an example, and the second object is described using the object as an example.

図2(a)に示すように、複合体モデル40は、母材領域42中に、母材領域42とは材料特性が異なる物体領域44が存在する。なお、材料特性とは、例えば、弾性率である。この母材領域42と物体領域44との境界領域46に対して、母材領域42と物体領域44とが固着している固着領域48と、母材領域42と物体領域44とが固着していない非固着領域50とがある。境界領域46は固着領域48と非固着領域50で構成される。   As shown in FIG. 2A, the composite model 40 includes an object region 44 having a material characteristic different from that of the base material region 42 in the base material region 42. The material property is, for example, an elastic modulus. With respect to the boundary region 46 between the base material region 42 and the object region 44, a fixing region 48 where the base material region 42 and the object region 44 are fixed, and a base material region 42 and the object region 44 are fixed. There is no non-stick region 50. The boundary region 46 includes a fixed region 48 and a non-fixed region 50.

固着領域48の数は、1箇所に限定されるものではなく、複数箇所にあってもよい。例えば、図2(b)に示す複合体モデル40aのように2箇所でもよい。
図2(a)、(b)に示す複合体モデル40、40aは、例えば、Si粒子が分散されたポリマーをモデル化したものである。Si粒子はポリマーと、例えば、シランカップリング剤等で粒子全域ではなく、局所的に接合される。
The number of fixing regions 48 is not limited to one, and may be a plurality of locations. For example, it may be two places like a complex model 40a shown in FIG.
The composite models 40 and 40a shown in FIGS. 2A and 2B are obtained by modeling a polymer in which Si particles are dispersed, for example. The Si particles are locally bonded to the polymer by, for example, a silane coupling agent, not the entire particle.

また、物体領域44の数は、1つに限定されるものではなく、複数あってもよい。例えば、図2(c)に示す複合体モデル40bのように、物体領域44が2つあってもよい。この場合、1つの物体領域44は、境界領域46に固着領域48が1つあり、残りの物体領域44は、境界領域46に固着領域48が2つある。
更には、母材領域42に存在する物体領域44の種類も1つに限らず、複数種であってもよい。例えば、図2(d)に示す複合体モデル40cのように、物体領域44と物体領域52の2種類が存在していてもよい。この場合、物体領域44については境界領域46に固着領域48が1つあり、物体領域52では境界領域54が全て固着領域48である。物体領域44と物体領域52とは、例えば、弾性率等の材料定数が異なる。
Further, the number of object regions 44 is not limited to one, and may be plural. For example, there may be two object regions 44 as in the complex model 40b shown in FIG. In this case, one object region 44 has one fixing region 48 in the boundary region 46, and the remaining object region 44 has two fixing regions 48 in the boundary region 46.
Furthermore, the type of the object region 44 existing in the base material region 42 is not limited to one, and may be a plurality of types. For example, two types of object regions 44 and object regions 52 may exist as in the complex model 40c illustrated in FIG. In this case, for the object region 44, there is one fixing region 48 in the boundary region 46, and in the object region 52, the boundary region 54 is all the fixing region 48. The object region 44 and the object region 52 have different material constants such as elastic modulus, for example.

また、図2(e)に示す複合体モデル40dのように、物体領域44が他の物体領域56に覆われていてもよい。この場合、物体領域44と物体領域56との境界領域47に固着領域48が1つ存在する。物体領域56と母材領域42との境界領域58は全て固着領域48である。
このように、種々の形態の複合体モデルを作成することにより、母材領域42と物体領域44、52、56との相互作用、物体領域44と物体領域56の相互作用を調整することができる。これにより、従来では対応できなかった事象に対しても対応することができる。なお、境界領域において、固着領域48、非固着領域50の数および割合等は、解析する対象に応じて適宜設定することができる。固着領域48および非固着領域50は領域が極端に小さなもの、または点であってもよい。
Further, the object region 44 may be covered with another object region 56 as in the complex model 40d shown in FIG. In this case, one fixed region 48 exists in the boundary region 47 between the object region 44 and the object region 56. The boundary region 58 between the object region 56 and the base material region 42 is a fixed region 48.
In this way, by creating composite models of various forms, the interaction between the base material region 42 and the object regions 44, 52, 56 and the interaction between the object region 44 and the object region 56 can be adjusted. . Thereby, it is possible to deal with an event that could not be dealt with conventionally. In the boundary region, the number and ratio of the fixed region 48 and the non-fixed region 50 can be appropriately set according to the analysis target. The fixed area 48 and the non-fixed area 50 may be extremely small areas or dots.

複合体モデルにおいては、物体領域44を、母材領域42よりも弾性率を高く設定してもよく、逆に弾性率を低くしてもよい。例えば、物体領域44の弾性率を、母材領域42の弾性率の少なくとも100倍とする。また、母材領域42および物体領域44のうち、少なくとも母材領域42に粘弾性を定義してもよい。   In the composite model, the elastic modulus of the object region 44 may be set higher than that of the base material region 42, and conversely, the elastic modulus may be lowered. For example, the elastic modulus of the object region 44 is at least 100 times the elastic modulus of the base material region 42. In addition, viscoelasticity may be defined in at least the base material region 42 out of the base material region 42 and the object region 44.

次に、本発明の実施形態のシミュレーションモデルの作成方法について説明する。
図3は、本発明の実施形態のシミュレーションモデルの作成方法を工程順に示すフローチャートである。
シミュレーションモデルの作成方法については、母材にポリマーを用い、物体として1種類のフィラー粒子が存在するコンパウンドをモデル化することを例にして説明する。
Next, a method for creating a simulation model according to the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing a simulation model creation method according to the embodiment of the present invention in the order of steps.
A method for creating a simulation model will be described using an example of modeling a compound in which a polymer is used as a base material and one kind of filler particle is present as an object.

まず、複合体モデルを作成するに先立ち、複合体モデルの作成のための条件およびシミュレーション条件について、オペレータが入力部14を介して指示入力した情報に基づいて、各種情報が条件設定部20に設定され、メモリ28に記憶される。
複合体モデルの作成のための条件としては、具体的には、上述のようなモデル化する領域の範囲、ポリマーの弾性率等の材料定数、ポリマーの粘弾性、フィラー粒子の弾性率等の材料定数、フィラー粒子の形状、大きさの情報および位置情報である。これに以外に、固着領域および非固着領域の数、固着領域における剥離条件、非固着領域における接触の条件、ならびに非固着領域における境界領域からの距離に依存した力の条件等の固着領域および非固着領域の情報である。
First, prior to creating the complex model, various information is set in the condition setting unit 20 based on the information input by the operator through the input unit 14 regarding the conditions for creating the complex model and the simulation conditions. And stored in the memory 28.
Specifically, the conditions for creating the composite model include materials such as the range of the region to be modeled as described above, material constants such as polymer elastic modulus, polymer viscoelasticity, and elastic modulus of filler particles. Information on constants, shape of filler particles, size, and position information. In addition to this, the number of fixed regions and non-fixed regions, peeling conditions in the fixed regions, contact conditions in the non-fixed regions, and force conditions depending on the distance from the boundary region in the non-fixed regions, etc. This is information on the fixing area.

次に、メモリ28から複合体モデルの作成のための条件がモデル生成部22に呼び出され、モデル生成部22において、モデル化する領域の範囲(以下、モデル化領域という)が設定される(ステップS10)。
次に、モデル化領域において、フィラー粒子に対応するフィラー領域が設定され(ステップS12)、ポリマーに対応するポリマー領域が設定される(ステップS14)。
ステップS12およびステップS14において、具体的には、予め定められたモデル化領域中に、フィラー粒子の形状、大きさ情報および位置情報に基づいてフィラー領域が確保され、その周りの領域がポリマー領域として設定される。例えば、図2(a)に示すように、物体領域44が、フィラー粒子の形状、大きさ情報および位置情報に基づいて定められる。母材領域42が、物体領域44を取り巻く領域がポリマー領域として設定される。フィラー領域とポリマー領域との境界に境界領域が設定される。
Next, a condition for creating a complex model is called from the memory 28 to the model generation unit 22, and the model generation unit 22 sets a range of an area to be modeled (hereinafter referred to as a modeling area) (step). S10).
Next, in the modeling region, a filler region corresponding to the filler particles is set (step S12), and a polymer region corresponding to the polymer is set (step S14).
In step S12 and step S14, specifically, a filler region is secured in a predetermined modeling region based on the shape, size information, and position information of the filler particles, and the surrounding region is defined as a polymer region. Is set. For example, as shown in FIG. 2A, the object region 44 is determined based on the shape, size information, and position information of the filler particles. In the base material region 42, a region surrounding the object region 44 is set as a polymer region. A boundary region is set at the boundary between the filler region and the polymer region.

境界領域の設定方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、フィラー領域とポリマー領域との境界の節点の抽出は、フィラー領域が円形状で表されている場合、円形状の中心点と半径を用いて、調べる節点が円弧上に位置するか否かを判断することにより、円弧上に位置する節点が抽出される。
なお、複合体モデルにおいては、周知のように、シミュレーションモデルの力学変形挙動は、長さと力と剛性の関係で定まるので、フィラー粒子の大きさを必ずしも実際の大きさに合わせる必要はない。
A known method can be used as a method for setting the boundary region. For example, the extraction of the node at the boundary between the filler region and the polymer region is performed when the filler region is represented by a circle, and whether or not the node to be examined is located on an arc using the center point and radius of the circle. Is determined, nodes located on the arc are extracted.
In the composite model, as is well known, the mechanical deformation behavior of the simulation model is determined by the relationship between length, force, and rigidity, and therefore it is not always necessary to adjust the size of the filler particles to the actual size.

次に、モデル生成部22において、設定されたフィラー領域に対してメッシュ分割を施す(ステップS16)。また、モデル生成部22において、設定されたポリマー領域に対してメッシュ分割を施す(ステップS18)。
モデル生成部22において、メッシュ分割された各要素に、メモリ28から呼び出されたポリマー、フィラー粒子の材料定数を付与する。
ステップS16およびステップS18で、母材領域42および物体領域44に対して施されるメッシュ分割は、自動的に分割されるものであってもよいし、予め設定された方法によりメッシュ分割してもよい。
Next, the model generation unit 22 performs mesh division on the set filler region (step S16). Further, the model generation unit 22 performs mesh division on the set polymer region (step S18).
The model generation unit 22 assigns the material constants of the polymer and filler particles called from the memory 28 to each element divided into meshes.
In step S16 and step S18, the mesh division performed on the base material region 42 and the object region 44 may be performed automatically, or may be performed by a predetermined method. Good.

次に、モデル生成部22において、メモリ28から呼び出された固着領域の情報に基づき、フィラー領域とポリマー領域との境界領域に対して、固着領域を設定する。そして、この固着領域に固着を設定する(ステップS20)。この固着の設定とは、例えば、フィラー領域とポリマー領域との節点を共有にすることである。
次に、モデル生成部22において、メモリ28から呼び出された非固着領域の情報に基づき、ステップS20で設定された固着領域以外の非固着領域に対して相互作用を設定する(ステップS22)。設定される相互作用としては、上述の接触、上述の非固着領域に境界領域からの距離に依存した力が挙げられる。なお、固着領域に対して、上述の剥離の条件を設定することもできる。このようにして、複合体モデル、すなわち、コンパウンドモデルが作成される。
Next, in the model generation unit 22, a fixing region is set for the boundary region between the filler region and the polymer region based on the information on the fixing region called from the memory 28. Then, fixing is set in this fixing region (step S20). The setting of the fixation is, for example, to share a node between the filler region and the polymer region.
Next, in the model generation unit 22, based on the information on the non-fixed area called from the memory 28, an interaction is set for the non-fixed area other than the fixed area set in step S20 (step S22). Examples of the interaction to be set include the contact described above, and the force depending on the distance from the boundary region to the non-fixed region described above. Note that the above-described peeling conditions can be set for the fixing region. In this way, a complex model, that is, a compound model is created.

以下、本実施形態のシミュレーション方法について説明する。
上述のように作成された複合体モデルは、演算部24において、条件設定部20で設定されたシミュレーション条件に基づいてシミュレーション演算が行われる。
シミュレーション演算は、公知の有限要素法を用いて行われる。シミュレーション演算に用いられるシミュレーション条件は、既にメモリ28に記憶されているので、このシミュレーション条件がメモリ28から呼び出されて、シミュレーション演算が実行される。シミュレーション条件は、例えば、複合体モデルに与える強制変位、外力の値、および与える場所等の情報を含む。
シミュレーション演算は、解が収束するまで繰り返し行われ、解が収束したときシミュレーション計算は終了し、変形した複合体モデルはメモリ28に記憶される。
Hereinafter, the simulation method of this embodiment will be described.
The complex model created as described above is subjected to simulation calculation in the calculation unit 24 based on the simulation conditions set by the condition setting unit 20.
The simulation operation is performed using a known finite element method. Since the simulation conditions used for the simulation calculation are already stored in the memory 28, the simulation conditions are called from the memory 28 and the simulation calculation is executed. The simulation conditions include, for example, information such as a forced displacement given to the complex model, an external force value, and a place to give.
The simulation operation is repeated until the solution converges. When the solution converges, the simulation calculation ends, and the deformed complex model is stored in the memory 28.

そして、力学特性算出部26において、シミュレーション演算により変形した複合体モデルの結果が呼び出され、各節点の変位および作用する力から、複合体モデルで再現したコンパウンドの力学特性の値が算出される。算出された値はメモリ28に記憶される。力学特性は、例えば、コンパウンド全体の見かけ上の弾性率、せん断剛性、損失エネルギ、超弾性ポテンシャルで表したときの各種パラメータを含む。
算出された値は、表示制御部30がメモリ28から呼び出し、表示部16に出力されて画面表示に供される。また、表示部16は、プリンタも含むため、紙媒体に出力することもできる。処理装置10で実施されるシミュレーション方法は以上のように行われる。
Then, the mechanical characteristic calculation unit 26 calls the result of the complex model deformed by the simulation calculation, and calculates the value of the mechanical characteristic of the compound reproduced by the complex model from the displacement of each node and the acting force. The calculated value is stored in the memory 28. The mechanical characteristics include, for example, various parameters when expressed by the apparent elastic modulus, shear rigidity, loss energy, and superelastic potential of the entire compound.
The calculated value is called from the memory 28 by the display control unit 30 and output to the display unit 16 for display on the screen. In addition, since the display unit 16 includes a printer, it can also output to a paper medium. The simulation method implemented by the processing apparatus 10 is performed as described above.

従来のモデルでは境界領域を固着領域としていたが、本実施形態のシミュレーションモデルの作成方法では、第1の物体(母材)の中に材料特性が異なる少なくとも1種の第2の物体(物体)が存在する複合体の複合体モデルについて、境界領域に固着領域と非固着領域を設けている。これにより、複合体を構成する物体間の相互作用を調整可能な複合体モデルを得ることができる。また、境界領域が固着領域のものと、境界領域が固着領域および非固着領域ものと混在する複合体モデルとすることもでき、実際の現象に即した複合体モデルを得ることができる。
また、シミュレーション方法においては、上述のような複合体を用いることにより、実際の現象に即した解析結果を得ることができる。
In the conventional model, the boundary region is a fixed region. However, in the simulation model creation method of this embodiment, at least one second object (object) having different material characteristics in the first object (base material). For a complex model of a complex in which there is a sticking region and a non-sticking region are provided in the boundary region. Thereby, the complex model which can adjust the interaction between the objects which comprise a complex can be obtained. In addition, a composite model in which the boundary region is a fixed region and the boundary region is a mixture of a fixed region and a non-fixed region can be used, and a composite model in accordance with an actual phenomenon can be obtained.
Further, in the simulation method, an analysis result in accordance with an actual phenomenon can be obtained by using the composite as described above.

なお、本実施形態のシミュレーションモデルの作成方法は、複合体として例示したポリマーとフィラー粒子のコンパウンドに限定されるものではない。例えば、複合体としては、ゴム組成物の母材中に、加硫ゴム粒子、樹脂のバルーン、ガラスビーズ、タルク粒子、ポリエチレン粒子、ポリスチレン粒子、アクリル粒子、およびカルボキシメチルセルロース粒子等のうち、少なくとも1種を含有するものであってもよい。   Note that the simulation model creation method of the present embodiment is not limited to the compound of polymer and filler particles exemplified as a composite. For example, as a composite, at least one of vulcanized rubber particles, resin balloons, glass beads, talc particles, polyethylene particles, polystyrene particles, acrylic particles, and carboxymethyl cellulose particles in the base material of the rubber composition. It may contain seeds.

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のシミュレーションモデルの作成方法およびシミュレーション方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。   The present invention is basically configured as described above. The simulation model creation method and simulation method of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements or modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. Of course it is good.

以下、本発明のシミュレーションモデルの作成方法について、より具体的に説明する。なお、以下に示す例に、本発明は限定されるものではない。
本実施例では、第1の物体(母材)をポリマーとし、第2の物体(物体)をフィラー粒子とした複合体について、図4(a)〜(c)に示す実施例1、2および比較例1の複合体モデルを作成した。そして、各複合体モデルに対して、有限要素法を用いて伸張させ、損失エネルギと弾性率を求めた。その結果を下記表1に示す。なお、表1では、比較例1の損失エネルギおよび弾性率を、それぞれ100%として、実施例1、2の損失エネルギおよび弾性率を示している。
各複合体モデルの有限要素法での伸張の条件は、周期境界条件下で1軸伸張とした。なお、1軸伸張の歪みは10%とした。
Hereinafter, the method for creating a simulation model of the present invention will be described more specifically. In addition, this invention is not limited to the example shown below.
In this example, the composites in which the first object (base material) is a polymer and the second object (object) is filler particles are the examples 1, 2 and 4 shown in FIGS. A composite model of Comparative Example 1 was created. Then, each composite model was stretched using a finite element method, and loss energy and elastic modulus were obtained. The results are shown in Table 1 below. In Table 1, the loss energy and elastic modulus of Examples 1 and 2 are shown with the loss energy and elastic modulus of Comparative Example 1 being 100%, respectively.
The stretching condition of each complex model by the finite element method was uniaxial stretching under the periodic boundary condition. The uniaxial stretching strain was 10%.

複合モデルにおいては、母材のサイズを50要素×50要素とし、フィラー粒子を半径が10要素の円形で表わされるものとした。材料特性として、母材は弾性率を2MPaとし、ポアソン比を0.49とした。フィラー粒子は弾性率を1000MPaとし、ポアソン比を0.3とした。また、固着領域は節点共有とした。
なお、実施例1、2および比較例1の複合体モデルは、上述のシミュレーションモデルの作成方法を用いて作成した、このため、作成方法についての詳細な説明は省略する。
In the composite model, the size of the base material is 50 elements × 50 elements, and the filler particles are represented by a circle having a radius of 10 elements. As material properties, the base material had an elastic modulus of 2 MPa and a Poisson's ratio of 0.49. The filler particles had an elastic modulus of 1000 MPa and a Poisson's ratio of 0.3. In addition, the fixed area was shared by nodes.
Note that the composite models of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were created using the simulation model creation method described above, and thus detailed description of the creation method is omitted.

図4(a)に示すように実施例1の複合体モデル60aは、ポリマー材62中にフィラー粒子64が1つあり、ポリマー材62とフィラー粒子64との境界領域66に、7つの固着領域68を設けたものである。なお、境界領域66において固着領域68以外は、非固着領域である。
また、図4(b)に示す実施例2の複合体モデル60bは、ポリマー材62中にフィラー粒子64が1つあり、ポリマー材62とフィラー粒子64との境界領域66に、3つの固着領域68を設けたものである。なお、境界領域66において固着領域68以外は、非固着領域である。
また、図4(c)に示す比較例1の複合体モデル60cは、ポリマー材62中にフィラー粒子64が1つあり、ポリマー材62とフィラー粒子64との境界領域66を全て固着領域68としたものである。
As shown in FIG. 4A, the composite model 60a of Example 1 has one filler particle 64 in the polymer material 62, and seven fixing regions in the boundary region 66 between the polymer material 62 and the filler particle 64. 68 is provided. In the boundary area 66, the areas other than the fixed area 68 are non-fixed areas.
In addition, the composite model 60b of Example 2 shown in FIG. 4B has one filler particle 64 in the polymer material 62, and three fixed regions in the boundary region 66 between the polymer material 62 and the filler particle 64. 68 is provided. In the boundary area 66, the areas other than the fixed area 68 are non-fixed areas.
Also, the composite model 60c of Comparative Example 1 shown in FIG. 4C has one filler particle 64 in the polymer material 62, and the boundary region 66 between the polymer material 62 and the filler particle 64 is entirely fixed region 68. It is a thing.

上記表1に示すように、比較例1を100%とした場合、非固着領域のある実施例1、実施例2は、損失エネルギおよび弾性率が小さくなっていた。実施例1、実施例2のように固着領域の数を変えることで、損失エネルギおよび弾性率が変わり、フィラー粒子と母材の相互作用を調整できることが分かる。
母材がポリマーで、フィラー粒子がSi粒子である場合、Si粒子はポリマーと全域で固着しておらず、部分的に固着する実施例1、2の複合体モデルになる。実施例1、2は、比較例1よりも損失エネルギおよび弾性率が減少しているが、これはポリマー中にSi粒子が存在する場合に得られる結果と同じ傾向を示している。なお、比較例1は、母材がポリマーで、フィラー粒子がカーボンブラック粒子である場合の複合体モデルに対応するものであり、比較例1ではポリマー中にSi粒子が存在する場合を再現できないことは明らかである。
As shown in Table 1 above, when Comparative Example 1 was taken as 100%, Example 1 and Example 2 having a non-adhered region had low loss energy and elastic modulus. It can be seen that by changing the number of fixing regions as in Example 1 and Example 2, the loss energy and elastic modulus change, and the interaction between the filler particles and the base material can be adjusted.
In the case where the base material is a polymer and the filler particles are Si particles, the Si particles are not fixed to the entire region of the polymer, and the composite models of Examples 1 and 2 are partially fixed. In Examples 1 and 2, the loss energy and the elastic modulus are reduced as compared with Comparative Example 1, and this shows the same tendency as the result obtained when Si particles are present in the polymer. Comparative Example 1 corresponds to a composite model in which the base material is a polymer and the filler particles are carbon black particles. In Comparative Example 1, the case where Si particles are present in the polymer cannot be reproduced. Is clear.

10 シミュレーション装置(処理装置)
12 処理部
14 入力部
16 表示部
20 条件設定部
22 モデル生成部
24 演算部
26 力学特性算出部
28 メモリ
30 表示制御部
32 制御部
40、40a〜40d 複合体モデル
42 母材領域
44、52、56 物体領域
46、47、58、66 境界領域
48、68 固着領域
50 非固着領域
60a 実施例1の複合体モデル
60b 実施例2の複合体モデル
60c 比較例1の複合体モデル
62 ポリマー領域
64 フィラー領域
10 Simulation device (processing device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Processing part 14 Input part 16 Display part 20 Condition setting part 22 Model production | generation part 24 Calculation part 26 Mechanical property calculation part 28 Memory 30 Display control part 32 Control part 40, 40a-40d Composite body model 42 Base material area | regions 44, 52, 56 Object region 46, 47, 58, 66 Boundary region 48, 68 Adhering region 50 Non-adhering region 60a Composite model of Example 1 60b Composite model of Example 2 60c Composite model of Comparative example 1 62 Polymer region 64 Filler region

Claims (7)

第1の物体の中に材料特性が異なる少なくとも1種の第2の物体が存在する複合体についてコンピュータで解析可能な複合体モデルを作成するシミュレーションモデルの作成方法であって、
前記第1の物体の領域を再現した第1の物体領域と、前記第2の物体の領域を再現した第2の物体領域とを定める工程と、
前記第1の物体領域と前記第2の物体領域との境界領域について前記第1の物体領域と前記第2の物体領域とが固着している固着領域と、前記第1の物体領域と前記第2の物体領域とが固着していない非固着領域とを設定する工程を有することを特徴とするシミュレーションモデルの作成方法。
A simulation model creation method for creating a composite model that can be analyzed by a computer for a composite in which at least one second object having different material properties exists in the first object,
Defining a first object region that reproduces the region of the first object and a second object region that reproduces the region of the second object;
A fixed region in which the first object region and the second object region are fixed with respect to a boundary region between the first object region and the second object region; the first object region; A method for creating a simulation model, comprising a step of setting a non-fixed area where the two object areas are not fixed.
前記非固着領域に接触を定義する請求項1に記載のシミュレーションモデルの作成方法。   The method for creating a simulation model according to claim 1, wherein contact is defined in the non-fixed region. 前記固着領域の少なくとも一部に剥離の条件を設定する請求項1または2に記載のシミュレーションモデルの作成方法。   The method for creating a simulation model according to claim 1, wherein a peeling condition is set in at least a part of the fixed region. 前記非固着領域に前記境界領域からの距離に依存した力を定義する請求項1〜3のいずれか1項に記載のシミュレーションモデルの作成方法。   The simulation model creation method according to claim 1, wherein a force depending on a distance from the boundary region is defined in the non-fixed region. 前記第2の物体領域は、前記第1の物体領域よりも弾性率を高く設定する請求項1〜4のいずれか1項に記載のシミュレーションモデルの作成方法。   5. The simulation model creation method according to claim 1, wherein the second object region is set to have a higher elastic modulus than the first object region. 少なくとも前記第1の物体領域に粘弾性を定義する請求項1〜5のいずれか1項に記載のシミュレーションモデルの作成方法。   The simulation model creation method according to claim 1, wherein viscoelasticity is defined at least in the first object region. コンピュータで解析可能なモデルに対してコンピュータを用いてシミュレーションするシミュレーション方法であって、
請求項1〜6のいずれか1項に記載のシミュレーションモデルの作成方法で作成した複合体モデルに対して、変形シミュレーションを実施して複合体の力学応答を算出することを特徴とするシミュレーション方法。
A simulation method using a computer to simulate a computer-analysable model,
A simulation method characterized by calculating a mechanical response of a complex by performing a deformation simulation on the complex model created by the simulation model creating method according to claim 1.
JP2013078499A 2013-04-04 2013-04-04 Method for creating simulation model and simulation method Pending JP2014203242A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013078499A JP2014203242A (en) 2013-04-04 2013-04-04 Method for creating simulation model and simulation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013078499A JP2014203242A (en) 2013-04-04 2013-04-04 Method for creating simulation model and simulation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014203242A true JP2014203242A (en) 2014-10-27

Family

ID=52353638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013078499A Pending JP2014203242A (en) 2013-04-04 2013-04-04 Method for creating simulation model and simulation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014203242A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018066580A (en) * 2016-10-17 2018-04-26 住友ゴム工業株式会社 Simulation method for rubber material
JP2018146490A (en) * 2017-03-08 2018-09-20 横浜ゴム株式会社 Creation method of model for analyzing composite material, computer program for creating analyzing model of composite material, analysis method of composite material and computer program for analyzing composite material
JP7197871B1 (en) 2021-11-25 2022-12-28 住友理工株式会社 A simulator for viscoelastic properties of polymer composites

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018066580A (en) * 2016-10-17 2018-04-26 住友ゴム工業株式会社 Simulation method for rubber material
JP2018146490A (en) * 2017-03-08 2018-09-20 横浜ゴム株式会社 Creation method of model for analyzing composite material, computer program for creating analyzing model of composite material, analysis method of composite material and computer program for analyzing composite material
JP7197871B1 (en) 2021-11-25 2022-12-28 住友理工株式会社 A simulator for viscoelastic properties of polymer composites
JP2023077944A (en) * 2021-11-25 2023-06-06 住友理工株式会社 Simulation device for viscoelastic property of polymer composite material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5602190B2 (en) Method for simulating polymer materials
JP2016081297A (en) Simulation method for polymeric material
Shimada Current issues and trends in meshing and geometric processing for computational engineering analyses
JP2009193339A (en) Method for creating heterogeneous material model, simulation method for heterogeneous material using same method, creation device for heterogeneous material model and simulation device for heterogeneous material
CN107066646A (en) Topologies change in affined asymmetric subdivided meshes
JP2014203242A (en) Method for creating simulation model and simulation method
JP2010205165A (en) Method for simulating rubber material
JP2008287520A (en) Analysis method, program, recording medium and analysis device
JP2016024787A (en) Method for creating model for specific substance analysis, computer program for creating model for specific substance analysis, method for simulating specific substance and computer program for simulating specific substance
JP2010205254A (en) Computational method of dynamic material constant of composite material and volume fraction of material component in composite material, and recording medium
JP2007265382A (en) Heterogeneous material simulation method
JP2016024177A (en) Method for creating model for specific substance analysis, computer program for creating model for specific substance analysis, method for simulating specific substance and computer program for simulating specific substance
JP5503618B2 (en) Rubber material simulation method
JP2015064242A (en) Method for creating model for analyzing composite material, computer program for analyzing composite material, simulation method of composite material and computer program for simulation of composite material
KR20130136221A (en) Multi-resolution meshless method for real-time simulation of deformable objects
JP5749973B2 (en) Rubber material simulation method
JP2010205253A (en) Computational method of dynamic material constant of composite material, computational method of volume fraction of material component in composite material, and recording medium
JP2009259043A (en) Simulation method for rubber material
JP6554995B2 (en) Method for simulating polymer materials
JP7087300B2 (en) Polymer material simulation method and polymer material fracture property evaluation method
JP2019008538A (en) Method of simulating composite material
JP2018004604A (en) Creation method of filler model
JP2017162331A (en) Method and computer program for analyzing composite material
JP6837804B2 (en) A method for creating a molecular model that improves the reproducibility between models in a molecular model of crosslinked rubber, and a device that executes the method.
JP6552938B2 (en) Method, apparatus and program for calculating hysteresis loss of filler filled rubber