JP5266366B2 - ゴム材料のシミュレーション方法 - Google Patents
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Description
貯蔵弾性率E’={σ0 /ε0}・cosδ
損失弾性率E”={σ0 /ε0}・sinδ
損失正接tanδ=E”/E’
なお、ε0 は歪aの片振幅である。
W=Σπ・E・(εp /2)2 ・tanδ …(1)
ここで、Σは、垂直歪及びせん断歪の各成分の全ての和を示し、Eは各要素の貯蔵弾性率、εpは大小2種類の歪が作用したときの要素の歪変化量、tanδは各要素の損失正接である。
tanδ=Wa/{π・Ea・εa2} …(2)
ここで、Waは各要素の単位体積当たりのエネルギーロスの総和、Eaはゴム材料モデルの弾性率、εaは大小2種類の歪の差から得られる歪振幅である。
本発明では、マトリックスゴムとフィラーとを含むゴム材料の損失正接tanδをコンピュータを用いて計算するゴム材料のシミュレーション方法である。図1には、このようなシミュレーション方法を実施するためのコンピュータ装置1が示されている。該コンピュータ装置1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dを含んで構成されている。本体1aの内部には、CPU、ROM、作業用メモリー及び磁気ディスク等の大容量記憶装置が設けられる。また、本体1aには、CD−ROMやフレキシブルディスクのドライブ装置1a1、1a2が設けられる。そして、前記大容量記憶装置には後述する本発明のシミュレーション方法を実行するための処理手順(プログラム)が記憶されている。
Wi=Σπ・E・(εp /2)2・tanδi …(1)
式(1)は、歪の変化に着目して実験によって得られた公知の理論式であり、式中、”Σ”は要素の垂直歪及びせん断歪の各成分の全ての和、”E”は要素の貯蔵弾性率、εpは大小2種類の歪(εmax、εmin)が作用したときの要素の歪の変化量、tanδiは要素の損失正接をそれぞれ表している。
tanδ=Wa/{π・Ea・εa2} …(2)
式(2)は、上記式(1)の理論式を、ゴム材料モデルの系全体に適用したもので、Waは前記各要素の単位体積当たりのエネルギーロスWiの総和、Eaはゴム材料モデルの弾性率、εaは大小2種類の歪の差から得られる歪振幅{(εmax−εmin)/2}である。なお、ゴム材料モデルの弾性率Eaは、その応力σと歪εとの関係から、下式によって求める。
Ea=(σmax−σmin)/(εmax−εmin)
上記σは、全要素の応力と要素の体積から求めた平均の応力で、σmax−σminは、その最大と最小の差を意味している。
ゴム材料モデルの初期伸長:10%
周波数:10Hz
ひずみの片振幅:1%
2 ゴム材料モデル
Claims (3)
- マトリックスゴムとフィラーとを含むゴム材料の損失正接tanδをコンピュータを用いて計算するゴム材料のシミュレーション方法であって、
前記コンピュータに、前記マトリックスゴム及び前記フィラーをそれぞれ有限個の要素で分割した得たゴム材料モデルを入力するステップと、
前記コンピュータが、入力された前記ゴム材料モデルの変形条件として、大小2種類の歪を付与するステップと、
前記ゴム材料モデルの大小2種類の各歪状態の変形シミュレーションを行い、各要素について、それぞれの状態での垂直歪及びせん断歪を計算し、前記計算された歪を用いて各要素のエネルギーロスを計算するステップと、
前記各要素のエネルギーロスの総和、前記大小2種類の歪の差から得られる歪振幅、及びゴム材料モデルの弾性率に基づいてゴム材料モデルの損失正接tanδを計算するステップとを含むことを特徴とするゴム材料のシミュレーション方法。 - 前記コンピュータは、前記各要素の単位体積当たりのエネルギーロスを下記式(1)で計算する請求項1記載のゴム材料のシミュレーション方法。
W=Σπ・E・(εp /2)2 ・tanδ …(1)
(ここで、Σは、垂直歪及びせん断歪の各成分の全ての和を示し、Eは各要素の貯蔵弾性率、εpは大小2種類の歪が作用したときの要素の歪変化量、tanδは各要素の損失正接である。) - 前記コンピュータは、前記ゴム材料モデルの損失正接tanδを下記式(2)で計算する請求項1又は2記載のゴム材料のシミュレーション方法。
tanδ=Wa/{π・Ea・εa2} …(2)
(ここで、Waは各要素の単位体積当たりのエネルギーロスの総和、Eaはゴム材料モデルの弾性率、εaは大小2種類の歪の差から得られる歪振幅である。)
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