JP5717710B2 - Analysis method and analysis apparatus for molding carbon fiber reinforced plastic - Google Patents

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Description

本発明は、炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法、及び解析装置に関する。   The present invention relates to an analysis method and an analysis apparatus for molding a carbon fiber reinforced plastic.

近年では、航空機や自動車等の構造部材として、軽量で強度が高い複合部材である、いわゆる炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastics:CFRP)を用いているものがある。このCFRPは、母体に合成樹脂を使用し、強化材に炭素繊維を用いた複合部材になっており、ゴルフクラブ等、軽さと強度とが求められる様々な分野での構造部材として用いられることが多くなっている。   In recent years, some structural members of aircraft, automobiles, and the like use so-called carbon fiber reinforced plastics (CFRP), which are light weight and high strength composite members. This CFRP is a composite member using a synthetic resin as a base material and carbon fiber as a reinforcing material, and may be used as a structural member in various fields such as golf clubs that require lightness and strength. It is increasing.

また、CFRPの成形には、プリプレグと呼ばれる、炭素繊維に熱硬化性樹脂をあらかじめ含浸させ、半硬化の状態にした、シート状の素材が多く利用されている。このようなCFRPを用いた部材の製造方法としては、様々なものがあり、その中の1つの方法として、CFRPを用いた材料をプレス成形によって成形する手法がある。例えば、特許文献1に記載されている繊維強化複合材料の製造方法では、炭素繊維に不飽和ポリエステル樹脂を含浸したシート状のCFRP層の間に、樹脂が未含浸の不織布を介装してプリプレグ積層体を形成し、成形型によってプリプレグ積層体に対し所定の加圧力を付与して加圧成形することにより、所望の成形品を得ている。   In addition, CFRP is often formed by using a sheet-like material called a prepreg, which is obtained by impregnating a carbon fiber with a thermosetting resin in advance and making it semi-cured. There are various methods for manufacturing such a member using CFRP, and one of them is a method of forming a material using CFRP by press molding. For example, in the method for producing a fiber-reinforced composite material described in Patent Document 1, a prepreg is formed by interposing a non-impregnated nonwoven fabric between sheet-like CFRP layers in which carbon fibers are impregnated with an unsaturated polyester resin. A desired product is obtained by forming a laminated body and applying a predetermined pressure to the prepreg laminated body with a molding die to perform pressure molding.

特開2008−246981号公報JP 2008-246981 A

プレス成形は、素材に圧力を付与し、素材を変形させることにより所望の成形品形状を得るため、成形時の目的とする形状と、実際の形状に、素材の変形のし易さに応じた差異が生じる。一方、CFRP成形品を得るためのプリプレグ積層体は温度変化によって粘度が変化し、温度が上昇する成形過程の初期では粘度の低下によって変形のし易さが向上するが、成形型投入直後におけるプリプレグ積層体のシート面内の温度分布は不均一なため、プリプレグ積層体の変形のし易さも、シート面内で不均一となっている。このため、CFRPのプレス成形品は、成形時の目的とする形状と、実際の形状との差異が、部位によって異なる。従って、CFRPの成形前に、成形によって得られる形状を精度よく解析して予測し、成形型の設計精度を高くすることは、大変困難なものとなっていた。   In press molding, in order to obtain the desired molded product shape by applying pressure to the material and deforming the material, the target shape at the time of molding and the actual shape are adjusted according to the ease of deformation of the material Differences occur. On the other hand, the viscosity of a prepreg laminate for obtaining a CFRP molded product changes with temperature, and the ease of deformation is improved by lowering the viscosity at the beginning of the molding process when the temperature rises. Since the temperature distribution in the sheet surface of the laminate is not uniform, the ease of deformation of the prepreg laminate is also not uniform in the sheet surface. For this reason, in the CFRP press-molded product, the difference between the target shape at the time of molding and the actual shape differs depending on the part. Therefore, it is very difficult to accurately analyze and predict the shape obtained by molding before molding CFRP and to increase the design accuracy of the mold.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、成形時の形状を高い精度で解析して予測することのできる炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法、及び解析装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides an analysis method and an analysis apparatus for molding a carbon fiber reinforced plastic capable of analyzing and predicting a shape at the time of molding with high accuracy. Objective.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法は、熱硬化性樹脂の炭素繊維強化プラスチックからなる素材を成形する際の目標となる形状と、前記素材の温度が上昇して硬化が進展している際の硬化度50%付近の前記素材の物性値を含む前記素材の情報と、前記素材の成形時に前記素材に付与される力と前記素材の動きとを含む解析条件と、に基づいて、前記素材の成形時の解析を行うことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the analysis method at the time of molding the carbon fiber reinforced plastic according to the present invention is a target when molding a material made of carbon fiber reinforced plastic of thermosetting resin. Information on the material including the shape, the physical property value of the material in the vicinity of 50% of the degree of curing when the temperature of the material is increased and the curing is progressing, and the force applied to the material at the time of molding the material And an analysis condition including the movement of the material, an analysis at the time of forming the material is performed.

また、上記炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法において、前記素材を成形する際の目標となる形状と、前記素材の情報と、前記解析条件とは、前記素材の成形時の解析処理をコンピュータプログラムによって行う解析装置に対して入力し、前記素材の成形時の解析は、前記解析装置によって行うことが好ましい。   Further, in the analysis method at the time of molding the carbon fiber reinforced plastic, the target shape at the time of molding the material, the information on the material, and the analysis conditions include an analysis process at the time of molding the material. It is preferable that an analysis is performed by a program and the analysis at the time of forming the material is performed by the analysis device.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析装置は、炭素繊維強化プラスチックからなる素材を成形する際の目標となる形状、前記素材の情報、前記素材の成形時に前記素材に付与される力と前記素材の動きとを含む解析条件を入力可能な入力手段と、前記素材の温度が上昇して硬化が進展している際の硬化度50%付近の前記素材の物性値を取得する物性値取得部と、成形時の目標となる形状と、前記物性値取得部で取得した硬化度50%付近の前記素材の物性値を含む前記素材の情報と、前記解析条件とに基づいて、前記素材の成形時の解析を行う処理部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an analysis device for molding a carbon fiber reinforced plastic according to the present invention is a target shape when molding a material made of carbon fiber reinforced plastic, Information, input means capable of inputting analysis conditions including the force applied to the material at the time of molding the material and the movement of the material, and the degree of curing when the temperature of the material is rising and curing is progressing The material including a physical property value acquisition unit that acquires a physical property value of the material in the vicinity of 50%, a target shape at the time of molding, and the physical property value of the material in the vicinity of 50% of the degree of curing acquired in the physical property value acquisition unit And a processing unit that performs analysis at the time of forming the material based on the information and the analysis conditions.

また、上記炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析装置において、硬化度100%の前記素材の物性値に基づいて硬化度50%付近の前記素材の物性値を導出する硬化度導出部を備え、前記物性値取得部は、前記入力手段で入力された硬化度100%の前記素材の物性値より硬化度50%付近の前記素材の物性値を前記硬化度導出部で導出することによって取得することが好ましい。   The carbon fiber-reinforced plastic analyzing apparatus may further include a curing degree deriving unit that derives a physical property value of the material having a curing degree of about 50% based on the physical property value of the material having a curing degree of 100%, The physical property value acquiring unit may acquire the physical property value of the material having a curing degree of about 50% derived from the physical property value of the material having the curing degree of 100% input by the input unit by the curing degree deriving unit. preferable.

また、上記炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析装置において、前記物性値取得部は、前記入力手段での前記素材の情報の入力時に硬化度50%付近の前記素材の物性値の入力を促すことが好ましい。   Moreover, in the analysis apparatus for molding the carbon fiber reinforced plastic, the physical property value acquisition unit prompts the input of the physical property value of the material having a curing degree of about 50% when the information on the material is input by the input unit. Is preferred.

本発明に係る炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法、及び解析装置は、成形時の形状を高い精度で解析して予測し、成形型の設計精度向上に寄与することができる、という効果を奏する。   The analysis method and analysis apparatus for molding carbon fiber reinforced plastic according to the present invention can analyze and predict the shape at the time of molding with high accuracy and contribute to improving the design accuracy of the mold. Play.

図1は、成形をするCFRP材を金型に投入する状態を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a state in which a CFRP material to be molded is put into a mold. 図2は、CFRP材に熱が伝達する状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which heat is transferred to the CFRP material. 図3は、CFRP材の賦形中の状態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a state during shaping of the CFRP material. 図4は、CFRP材の賦形が完了した状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which the shaping of the CFRP material is completed. 図5は、プリプレグ積層体の成形過程におけるプリプレグ温度と成形時間、プリプレグ粘度についての説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the prepreg temperature, molding time, and prepreg viscosity in the molding process of the prepreg laminate. 図6は、実施形態に係る解析方法を用いて解析を行う装置の模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an apparatus that performs analysis using the analysis method according to the embodiment. 図7は、実施形態に係る解析方法でCFRP材の成形時の解析を行う際の処理手順を示すフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure when performing analysis at the time of forming a CFRP material by the analysis method according to the embodiment. 図8は、試験用金型の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a test mold. 図9は、試験用金型の凸部と凹部の平面視の模式図である。FIG. 9 is a schematic view in plan view of the convex and concave portions of the test mold. 図10は、解析条件を検証時に行う観察についての説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of observation performed when verifying analysis conditions. 図11は、解析に用いる物性値を検証する試験の結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a result of a test for verifying a physical property value used for analysis.

以下に、本発明に係る炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法、及び解析装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。   Embodiments of an analysis method and an analysis apparatus for molding a carbon fiber reinforced plastic according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.

〔実施形態〕
図1〜図4は、実施形態に係る解析方法を用いて解析を行う炭素繊維強化プラスチックの成形のプロセスを示す概略図であり、図1は、成形をするCFRP材を金型に投入する状態を示す説明図、図2は、CFRP材に熱が伝達する状態を示す説明図、図3は、CFRP材の成形中の状態を示す説明図、図4は、CFRP材の賦形が完了した状態を示す説明図である。ここで、賦形とはCFRP材全体が上型と下型の成形面形状に沿った形状となった状態を呼ぶ。同図に示す金型40は、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)からなる被加工物の素材であるCFRP材30を成形することができるように構成されており、特に、熱硬化性樹脂からなるCFRP材30を適切に成形することができるように構成されている。詳しくは、金型40は、相対的に上側に配設される上型41と、上型41の下方に配設される下型45とを有している。
Embodiment
1 to 4 are schematic views showing a process of molding a carbon fiber reinforced plastic to be analyzed using the analysis method according to the embodiment, and FIG. 1 is a state in which a CFRP material to be molded is put into a mold FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which heat is transferred to the CFRP material, FIG. 3 is an explanatory view showing a state during the molding of the CFRP material, and FIG. 4 is a completed form of the CFRP material. It is explanatory drawing which shows a state. Here, shaping refers to a state in which the entire CFRP material is shaped along the shape of the upper and lower mold surfaces. The mold 40 shown in the figure is configured to be able to mold a CFRP material 30 that is a material of a workpiece made of CFRP (carbon fiber reinforced plastic), and in particular, CFRP made of a thermosetting resin. It is comprised so that the material 30 can be shape | molded appropriately. Specifically, the mold 40 has an upper mold 41 disposed on the relatively upper side and a lower mold 45 disposed on the lower side of the upper mold 41.

これらの上型41と下型45とにおける互いに対向する面は、CFRP材30の成形時に共にCFRP材30に接触し、CFRP材30を成形する成形面として形成されている。詳しくは、上型41における下型45に対向する面は上型成形面62として形成されており、下型45における上型41に対向する面は下型成形面46として形成されている。   The mutually opposing surfaces of the upper mold 41 and the lower mold 45 are formed as molding surfaces that come into contact with the CFRP material 30 during molding of the CFRP material 30 and mold the CFRP material 30. Specifically, the surface of the upper mold 41 that faces the lower mold 45 is formed as an upper mold molding surface 62, and the surface of the lower mold 45 that faces the upper mold 41 is formed as a lower mold molding surface 46.

これらの上型成形面42と下型成形面46とは、双方でCFRP材30を挟み込むことにより、CFRP材30を所望の形状に成形することができる形状になっている。例えば、下型成形面46に凹状の部分が形成されている場合には、上型成形面42において下型成形面46の凹状部分に対向する部分は、CFRP材30を介在させた状態で下型成形面46の凹状部分に入り込む凸状に形成されている。これにより、金型40は、CFRP材30の成形時には、上型成形面42の凸状部分と下型成形面46に凹状部分とでCFRP材30を変形させてCFRP材30を所望の形状の成形することが可能になっている。   The upper mold forming surface 42 and the lower mold forming surface 46 have a shape that allows the CFRP material 30 to be formed into a desired shape by sandwiching the CFRP material 30 therebetween. For example, when a concave portion is formed on the lower mold forming surface 46, a portion of the upper mold forming surface 42 that faces the concave portion of the lower mold forming surface 46 is positioned with the CFRP material 30 interposed therebetween. It is formed in a convex shape that enters the concave portion of the molding surface 46. Thereby, when the CFRP material 30 is molded, the mold 40 deforms the CFRP material 30 with the convex portion of the upper mold molding surface 42 and the concave portion of the lower mold molding surface 46 so that the CFRP material 30 has a desired shape. Molding is possible.

また、下型45の内部には、CFRP材30を加熱する加熱手段であるヒータ(図示省略)が設けられている。このヒータは、高温の機械油が内部を循環可能に構成されており、機械油の熱を伝達することにより、CFRP材30の成形時に、CFRP材30を加熱することができるようになっている。なお、ヒータは、高温の機械油を用いて加熱するもの以外でもよく、例えば、通電で温度が上昇することによって加熱するものであってもよい。また、ヒータは、下型45のみでなく、上型41にも配設してもよい。   Further, a heater (not shown) that is a heating means for heating the CFRP material 30 is provided inside the lower mold 45. This heater is configured so that high-temperature machine oil can be circulated therein, and can transfer the heat of the machine oil to heat the CFRP material 30 when the CFRP material 30 is molded. . In addition, a heater other than what heats using high-temperature machine oil may be sufficient, for example, it may heat by raising temperature by electricity supply. Further, the heater may be disposed not only on the lower die 45 but also on the upper die 41.

このように構成される金型40でCFRP材30の成形を行う場合には、上型41と下型45とを離間させた状態で、まず、ヒータによって下型45の温度を上昇させる。具体的には、下型45の温度がCFRP材30に伝達されることによりCFRP材30が変形し易くなる温度まで、下型45を昇温させる。   When molding the CFRP material 30 with the mold 40 configured in this way, the temperature of the lower mold 45 is first raised by the heater while the upper mold 41 and the lower mold 45 are separated from each other. Specifically, the temperature of the lower mold 45 is transmitted to the CFRP material 30, and the temperature of the lower mold 45 is raised to a temperature at which the CFRP material 30 is easily deformed.

金型40で成形するCFRP材30としては、炭素繊維に熱硬化性樹脂をあらかじめ含浸させ、半硬化の状態にした、シート状の素材、いわゆるプリプレグ形態のものを使用する。このプリプレグを積層したCFRP材30は、昇温した下型45の下型成形面46上に配置する(図1)。この場合、昇温した下型45に対して、常温の状態のCFRP材30を配置する。   As the CFRP material 30 to be molded by the mold 40, a sheet-like material, that is, a so-called prepreg form, in which a carbon fiber is impregnated with a thermosetting resin in advance and used is used. The CFRP material 30 in which the prepregs are laminated is disposed on the lower mold forming surface 46 of the lower mold 45 that has been heated (FIG. 1). In this case, the CFRP material 30 in a normal temperature state is disposed with respect to the lower mold 45 whose temperature has been increased.

下型成形面46上に配置されたCFRP材30は、下型45よりもプリプレグ温度50(図5参照)が低いため、下型45の熱は、CFRP材30に伝達される(図2)。即ち、CFRP材30には、下型45に接触している部分から下型45の熱が伝達され、CFRP材30における熱が伝達された部分は、プリプレグ温度50が高くなる。このようにCFRP材30に伝達された熱は、伝導によってCFRP材30における他の部分に伝達され、熱が伝達された部分から順次プリプレグ温度50が上昇する。このため、CFRP材30には、下型45の熱が伝達されることにより比較的プリプレグ温度50が高くなった部分である高温部31と、CFRP材30における下型45との接触部分から離れていることによりプリプレグ温度50が上昇し難く、比較的プリプレグ温度50が低い部分である低温部32とが発生する。   Since the CFRP material 30 arranged on the lower mold forming surface 46 has a prepreg temperature 50 (see FIG. 5) lower than that of the lower mold 45, the heat of the lower mold 45 is transferred to the CFRP material 30 (FIG. 2). . That is, the heat of the lower mold 45 is transmitted to the CFRP material 30 from the portion in contact with the lower mold 45, and the prepreg temperature 50 is increased in the portion of the CFRP material 30 where the heat is transmitted. The heat transmitted to the CFRP material 30 in this way is transmitted to other portions of the CFRP material 30 by conduction, and the prepreg temperature 50 sequentially increases from the portion where the heat is transmitted. For this reason, the CFRP material 30 is separated from the portion of the CFRP material 30 where the prepreg temperature 50 is relatively high due to the transfer of heat from the lower die 45 and the contact portion between the CFRP material 30 and the lower die 45. As a result, the prepreg temperature 50 is unlikely to rise, and a low temperature portion 32 that is a portion having a relatively low prepreg temperature 50 is generated.

また、下型45の熱が伝達されることにより温度が上昇したCFRP材30は、プリプレグ温度50が高くなった高温部31からプリプレグ粘度51が低下し、順次変形し易くなる。つまり、CFRP材30は、温度上昇によって変形し易くなった部分と、変形しづらい部分とが混在する状態となる。   In addition, the CFRP material 30 whose temperature has been increased by transferring the heat of the lower mold 45 has a prepreg viscosity 51 that decreases from the high temperature portion 31 at which the prepreg temperature 50 has been increased, and is likely to be deformed sequentially. That is, the CFRP material 30 is in a state where a portion that is easily deformed due to a temperature rise and a portion that is difficult to deform are mixed.

下型45の熱がCFRP材30に伝達されることにより高温部31の領域が広がり、変形し易くなった部分がある程度広がったら、上型41を下型45の方向に移動させることによって賦形を開始する(図3)。上型41は、油圧発生装置や、ガススプリングやコイルスプリング等の押圧力発生手段によって下型45の方向に移動し、下型45の方向への押圧力を発生することができるように構成されている。   When the heat of the lower mold 45 is transferred to the CFRP material 30, the region of the high temperature portion 31 expands, and when the portion that has been easily deformed expands to some extent, the upper mold 41 is moved in the direction of the lower mold 45. Is started (FIG. 3). The upper die 41 is configured to move in the direction of the lower die 45 by a hydraulic pressure generator or a pressing force generating means such as a gas spring or a coil spring, and generate a pressing force in the direction of the lower die 45. ing.

CFRP材30を賦形する際には、CFRP材30が載置されている下型45の方向に上型41を移動させ、上型41の上型成形面42をCFRP材30に接触させる。これにより、CFRP材30は、上型41と下型45とに挟まれた状態になる。CFRP材30の成形時は、上型成形面42がCFRP材30に接触している状態で、上型41をさらに下型45の方向に移動させ、CFRP材30に対して押圧力を付与する。   When shaping the CFRP material 30, the upper mold 41 is moved in the direction of the lower mold 45 on which the CFRP material 30 is placed, and the upper mold forming surface 42 of the upper mold 41 is brought into contact with the CFRP material 30. As a result, the CFRP material 30 is sandwiched between the upper mold 41 and the lower mold 45. When the CFRP material 30 is molded, the upper mold 41 is further moved in the direction of the lower mold 45 while the upper mold molding surface 42 is in contact with the CFRP material 30 to apply a pressing force to the CFRP material 30. .

CFRP材30は、下型45に接触している部分から伝達された熱によって変形し易い部分を有しており、上型41を移動させて押圧力を加え、CFRP材30を変形させることで、新たに下型45に接触する部分を増やし、変形し易い部分を更に拡大する。即ち、上型41と下型45とに挟まれているCFRP材30は、上型41からの押圧力によって、上型成形面42と下型成形面46とに沿った形状に変形する。このようにCFRP材30が変形し、押圧力を付与される以前に下型45に接触していなかった部分も下型45に接触することにより、CFRP材30には、新たに接触した部分の下型45から熱が伝達される。これにより、CFRP材30は、順次昇温して高温部31が広がり、昇温部分から順次変形し易くなる。   The CFRP material 30 has a portion that is easily deformed by the heat transmitted from the portion that is in contact with the lower mold 45. By moving the upper mold 41 and applying a pressing force, the CFRP material 30 is deformed. Then, the number of parts that come into contact with the lower die 45 is newly increased, and the part that is easily deformed is further enlarged. That is, the CFRP material 30 sandwiched between the upper mold 41 and the lower mold 45 is deformed into a shape along the upper mold molding surface 42 and the lower mold molding surface 46 by the pressing force from the upper mold 41. In this way, the CFRP material 30 is deformed, and the portion that has not been in contact with the lower die 45 before the pressing force is applied also comes into contact with the lower die 45, so that the CFRP material 30 has a newly contacted portion. Heat is transferred from the lower mold 45. As a result, the CFRP material 30 is sequentially heated and the high temperature portion 31 spreads, and the CFRP material 30 is easily deformed sequentially from the heated portion.

上型成形面42と下型成形面46とに沿った形状に変形することによって賦形が完了したCFRP材30は、硬化開始する(図4)。詳しくは、熱硬化性樹脂からなるCFRP材30は、金型40から伝達された熱によって一旦粘度が低下して変形し易くなり、そこから更にプリプレグ温度50が上昇し、樹脂の化学反応が進行することにより樹脂の硬化が開始し、CFRP材30の硬化が開始する。この硬化反応は、CFRP材30中の投入直後に下型45に接触していた部分より開始するため、CFRP材30には、高硬化度領域35と、低硬化度領域36が混在することになる。   The CFRP material 30 that has been shaped by deforming into a shape along the upper mold forming surface 42 and the lower mold forming surface 46 starts to cure (FIG. 4). Specifically, the CFRP material 30 made of a thermosetting resin has a viscosity that once decreases due to the heat transmitted from the mold 40 and is likely to be deformed, and the prepreg temperature 50 further increases from there, and the chemical reaction of the resin proceeds. As a result, the curing of the resin starts and the curing of the CFRP material 30 starts. Since this curing reaction starts from a portion that has been in contact with the lower mold 45 immediately after being introduced into the CFRP material 30, the CFRP material 30 includes a high curing region 35 and a low curing region 36. Become.

つまり、CFRP材30の賦形開始時にCFRP材30を下型45の下型成形面46上に配置した際に、下型45に接触して熱が伝達されることによりプリプレグ温度50が上昇し始めた部分から、CFRP材30の硬化が開始する。CFRP材30は、このようにプリプレグ温度50が上昇し始めた部分より硬化が開始し、温度上昇、時間経過するとともにCFRP材30全体が硬化していく。これにより、CFRP材30は、上型成形面42と下型成形面46とによって賦形された形状で硬化する。   That is, when the CFRP material 30 is placed on the lower mold surface 46 of the lower mold 45 at the start of shaping of the CFRP material 30, the prepreg temperature 50 is increased by contacting the lower mold 45 and transferring heat. Curing of the CFRP material 30 starts from the beginning. The CFRP material 30 is cured from the portion where the prepreg temperature 50 starts to rise in this way, and the entire CFRP material 30 is cured as the temperature rises and time elapses. Thereby, the CFRP material 30 is cured in a shape formed by the upper mold forming surface 42 and the lower mold forming surface 46.

次に、CFRP材30の成形過程の特性について説明する。図5は、プリプレグ積層体の成形過程におけるプリプレグ温度と成形時間、プリプレグ粘度についての説明図である。熱硬化性樹脂からなり、プリプレグ積層体であるCFRP材30の成形は、プリプレグ温度50を上昇させてCFRP材30を硬化させることにより行うが、図5に示すようにプリプレグ粘度51はプリプレグ温度50と成形時間によって変化する。プリプレグ粘度51は、プリプレグ積層体の変形のし易さと高い相関を示す。つまり、CFRP30の変形のし易さは、成形過程中に図5に似た形で変化する。   Next, characteristics of the molding process of the CFRP material 30 will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram of the prepreg temperature, molding time, and prepreg viscosity in the molding process of the prepreg laminate. The CFRP material 30 that is made of a thermosetting resin and is a prepreg laminate is formed by increasing the prepreg temperature 50 and curing the CFRP material 30. As shown in FIG. And changes depending on the molding time. The prepreg viscosity 51 shows a high correlation with the ease of deformation of the prepreg laminate. That is, the ease of deformation of the CFRP 30 changes in a form similar to FIG. 5 during the molding process.

具体的には、プリプレグ粘度51は、常温ではある程度高い値を示す。そして、プリプレグ積層体を成形型へ投入した成形初期段階では、下型45より伝達された熱による温度上昇によってプリプレグ粘度51が急速に低下し、変形のし易さは急速に向上する。この、プリプレグ粘度51が急速に低下するプリプレグ温度50を、急軟化温度Tsと呼ぶ。   Specifically, the prepreg viscosity 51 shows a somewhat high value at room temperature. Then, at the initial stage of forming the prepreg laminate into the mold, the prepreg viscosity 51 rapidly decreases due to the temperature rise caused by the heat transferred from the lower mold 45, and the ease of deformation is rapidly improved. This prepreg temperature 50 at which the prepreg viscosity 51 rapidly decreases is referred to as a rapid softening temperature Ts.

次に、温度上昇、時間経過につれてプリプレグ積層体の化学反応が進行し、一度低下したプリプレグ粘度51は、軟化終了温度Teまで急速に増加する。軟化終了温度Teを超えると、プリプレグ粘度51の変化率は小さくなり、徐々に硬化が進行し、ある時間が経過した後に最終的に硬化を完了する。なお、ここでいう軟化終了温度Teは、プリプレグ積層体の温度の上昇時において、急激に上昇したプリプレグ粘度51の変化率が変わる点をいう。   Next, the chemical reaction of the prepreg laminate progresses as the temperature rises and the time elapses, and the prepreg viscosity 51 once reduced rapidly increases to the softening end temperature Te. When the softening end temperature Te is exceeded, the rate of change of the prepreg viscosity 51 becomes small, the curing gradually proceeds, and finally the curing is completed after a certain time has elapsed. The softening end temperature Te here refers to the point at which the rate of change of the rapidly increasing prepreg viscosity 51 changes when the temperature of the prepreg laminate increases.

CFRP材30は、これらの特性を有しているため、成形型に投入されてプリプレグ温度50が上昇したCFRP材30の各部はプリプレグ温度50と成形時間に応じたプリプレグ粘度51に応じた変形のし易さをもち、金型40から付与される力によって各部で異なる量の変形をする。   Since the CFRP material 30 has these characteristics, each part of the CFRP material 30 that has been put into the mold and has the prepreg temperature 50 increased is deformed according to the prepreg viscosity 51 according to the prepreg temperature 50 and the molding time. It is easy to carry out, and different parts are deformed by the force applied from the mold 40.

ここで、成形型投入時におけるCFRP材30は、金型40から伝達される熱によりプリプレグ温度50が上昇するが、熱はまず型表面に触れた箇所から多く伝達されるため、CFRP材30の各部において等しいプリプレグ温度50とはならない。そのため、CFRP材30の各部でプリプレグ粘度51は不均一であり、変形のし易さも不均一である。また、CFRP材30の各部での化学反応の状態も、プリプレグ温度50と熱が伝達されている時間によって異なるため、最初にプリプレグ温度50が上昇した部位とそれ以外の部位では異なる。これらのように、成形型へCFRP材30を投入してからしばらくの間は、CFRP材30の各部の変形のし易さは部位によって異なる。   Here, the CFRP material 30 at the time of molding mold injection increases the prepreg temperature 50 due to the heat transmitted from the mold 40, but the heat is first transmitted from the part that touches the mold surface. The prepreg temperature 50 is not equal in each part. Therefore, the prepreg viscosity 51 is not uniform in each part of the CFRP material 30, and the ease of deformation is not uniform. Further, the state of the chemical reaction in each part of the CFRP material 30 also differs depending on the prepreg temperature 50 and the time during which heat is transferred, so that it differs between the part where the prepreg temperature 50 first rises and other parts. As described above, for a while after the CFRP material 30 is put into the mold, the ease of deformation of each part of the CFRP material 30 varies depending on the part.

一方、CFRP材30を成形する際に、例えば、板状のCFRP材30を折り曲げる際における曲率半径が小さい部分付近では、完全には目的の形状にはならずに、シワ等が発生する場合がある。このように、目的の形状とは若干異なるCFRP材30の成形後の形状は、CFRP材30の成形時の変形状態を、解析装置を用いて解析することにより導出することができる。次に、この解析装置について説明する。   On the other hand, when the CFRP material 30 is molded, for example, in the vicinity of a portion where the radius of curvature is small when the plate-like CFRP material 30 is bent, the target shape is not completely formed, and wrinkles or the like may occur. is there. Thus, the shape after molding of the CFRP material 30 slightly different from the target shape can be derived by analyzing the deformation state at the time of molding of the CFRP material 30 using the analysis device. Next, this analysis apparatus will be described.

図6は、実施形態に係る解析方法を用いて解析を行う装置の模式図である。図6に示す解析装置1は、処理部2と記憶部4、及び入出力部8を有しており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。このうち、入出力部8には、入出力装置10が接続されている。この入出力装置10としては、キーボード、マウス等、解析装置1に対して入力を行う入力デバイスである入力手段11と、解析装置1での演算処理の結果を表示するディスプレイ等の出力デバイスである表示手段12と、が用いられている。CFRP材30の成形時の解析を行う際における種々の情報は、入力手段11によって入力可能になっており、入力した情報や解析結果は、表示手段12によって出力可能になっている。   FIG. 6 is a schematic diagram of an apparatus that performs analysis using the analysis method according to the embodiment. The analysis device 1 shown in FIG. 6 includes a processing unit 2, a storage unit 4, and an input / output unit 8, which are connected to each other and can exchange signals with each other. Among these, an input / output device 10 is connected to the input / output unit 8. The input / output device 10 is an input device 11 that is an input device that inputs data to the analysis device 1 such as a keyboard and a mouse, and an output device such as a display that displays the results of arithmetic processing performed by the analysis device 1. Display means 12 is used. Various information at the time of analyzing the CFRP material 30 can be input by the input means 11, and the input information and analysis results can be output by the display means 12.

また、処理部2は、CPU(Central Processing Unit)等を有しており、各種の演算処理が可能になっている。また、記憶部4には、CFRP材30の成形時の解析をすることができるコンピュータプログラム、即ち、本実施形態に係る解析方法で用いるコンピュータプログラムが格納されている。このコンピュータプログラムは、解析をするモデルのデータと、モデルに対して付与する外力の情報を入力し、外力によって変形するモデルの状態を有限要素法によって解析することのできる公知のコンピュータプログラムが用いられている。   The processing unit 2 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and can perform various arithmetic processes. Further, the storage unit 4 stores a computer program that can analyze the CFRP material 30 at the time of molding, that is, a computer program used in the analysis method according to the present embodiment. As this computer program, a well-known computer program that can input the data of the model to be analyzed and the information of the external force applied to the model and analyze the state of the model deformed by the external force by the finite element method is used. ing.

コンピュータプログラムが格納されている記憶部4は、HDD(Hard Disk Drive)や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ(CD−ROM等のような読み出しのみが可能な記憶媒体)や、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成されている。   The storage unit 4 in which the computer program is stored includes an HDD (Hard Disk Drive), a magneto-optical disk device, or a non-volatile memory such as a flash memory (a storage medium that can only be read such as a CD-ROM), , A volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), or a combination thereof.

また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、CFRP材30の成形時の解析を実現できるものであってもよい。また、処理部2の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、CFRP材30の成形時の解析を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。   Moreover, the said computer program may be what can implement | achieve the analysis at the time of shaping | molding of the CFRP material 30 with the combination with the computer program already recorded on the computer system. Further, the computer program for realizing the function of the processing unit 2 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed, whereby the CFRP material 30 is recorded. Analysis during molding may be performed. Here, the “computer system” includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.

次に、CFRP材30の成形時の変形状態を解析装置1で解析する際における手法について説明する。図7は、実施形態に係る解析方法でCFRP材の成形時の解析を行う際の処理手順を示すフロー図である。CFRP材30を成形する際の解析を行う場合には、記憶部4に格納され、CFRP材30の成形時の解析が可能なコンピュータプログラムを、記憶部4の作業領域に読み出し、実行する。本実施形態に係る解析方法で用いるコンピュータプログラムは、使用者との間で対話型処理を行いながら、解析処理を行う。即ち、解析処理時の過程ごとに表示手段12で、情報の入力を促す指示や、解析処理の経過情報を表示し、入力手段11によって、解析に必要な各種の情報を入力する。   Next, a method for analyzing the deformation state of the CFRP material 30 at the time of molding by the analyzer 1 will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure when performing analysis at the time of forming a CFRP material by the analysis method according to the embodiment. When analysis is performed when the CFRP material 30 is molded, a computer program stored in the storage unit 4 and capable of analysis at the time of molding the CFRP material 30 is read into the work area of the storage unit 4 and executed. The computer program used in the analysis method according to the present embodiment performs analysis processing while performing interactive processing with the user. That is, for each process during the analysis process, the display unit 12 displays an instruction to input information and progress information of the analysis process, and the input unit 11 inputs various information necessary for the analysis.

この解析処理では、まず、解析を行う素材の種類を入力する(ステップST101)。CFRP材30は、炭素繊維と合成樹脂とからなる複合材料であるため、解析を行う素材は複合材であるとの情報を解析装置1に入力する。   In this analysis process, first, the type of material to be analyzed is input (step ST101). Since the CFRP material 30 is a composite material composed of carbon fiber and synthetic resin, information indicating that the material to be analyzed is a composite material is input to the analysis apparatus 1.

次に、形状の取り込みを行う(ステップST102)。具体的には、CFRP材30の成形後の形状のデータ、即ち、CFRP材30の成形をする際における目標となる形状のデータを入力する。この形状のデータとしては、例えば、CAD(Computer Aided Design)で作成した成形後のデータを使用し、CADで作成したデータを取り込むことにより、CFRP材30の成形後の形状のデータを解析装置1に取り込む。   Next, the shape is captured (step ST102). Specifically, data on the shape after molding of the CFRP material 30, that is, data on a target shape when the CFRP material 30 is molded is input. As the data of this shape, for example, the data after molding of the CFRP material 30 is obtained by using the data after molding created by CAD (Computer Aided Design), and by importing the data created by CAD. Into.

次に、モデルの確認を行う(ステップST103)。つまり、CADで作成したデータ等を用いて取り込んだ、CFRP材30の成形後の形状のデータに基づく、成形後のモデルデータを確認し、解析に用いるモデルデータが、適切なデータになるように調節する。例えば、CFRP材30の板厚、即ち、成形後の形状の板厚を適切な値にしたり、CFRP材30の成形前の素材の向きに対する成形後のモデルの向きを、成形時における素材と生成物との相対的な向きに合わせたりするなどの調節を行う。   Next, the model is confirmed (step ST103). That is, the model data after molding based on the shape data after molding of the CFRP material 30 taken in using data created by CAD, etc. is confirmed, and the model data used for analysis becomes appropriate data. Adjust. For example, the thickness of the CFRP material 30, that is, the thickness of the shape after molding is set to an appropriate value, or the orientation of the model after molding with respect to the orientation of the material before molding of the CFRP material 30 is generated with the material at the time of molding. Make adjustments such as adjusting the relative orientation of the object.

次に、被成形素材の面の情報を入力する(ステップST104)。具体的には、被成形素材であるCFRP材30の物性値や、厚さ、繊維の方向等の、成形を行うCFRP材30についての詳細な情報を入力する。このうち、物性値としては、密度(kg/mm)、ヤング率(GPa)、せん断弾性係数(GPa)、ポアソン比を用いる。熱硬化性樹脂からなるCFRP材30の場合には、それぞれ密度ρ=1.8×10−6kg/mm、ヤング率(繊維方向)E1=130GPa、ヤング率(繊維直交方向)E2=5GPa、せん断弾性係数G=2GPa、ポアソン比ν=0.3を用いる。つまり、炭素繊維強化プラスチックでは、炭素繊維の方向と、炭素繊維の方向に対して直交する方向とで強度が異なるため、ヤング率は、繊維方向のヤング率E1=130GPaと、繊維直交方向のヤング率E2=5GPaとの2種類の値を用いる。 Next, information on the surface of the material to be molded is input (step ST104). Specifically, detailed information about the CFRP material 30 to be molded, such as a physical property value, thickness, and fiber direction of the CFRP material 30 that is a material to be molded, is input. Among these, as physical property values, density (kg / mm 3 ), Young's modulus (GPa), shear elastic modulus (GPa), and Poisson's ratio are used. In the case of the CFRP material 30 made of a thermosetting resin, density ρ = 1.8 × 10 −6 kg / mm 3 , Young's modulus (fiber direction) E1 = 130 GPa, Young's modulus (fiber orthogonal direction) E2 = 5 GPa , Shear modulus G = 2GPa, Poisson's ratio ν = 0.3 is used. That is, in the carbon fiber reinforced plastic, the strength differs between the direction of the carbon fiber and the direction orthogonal to the direction of the carbon fiber, so the Young's modulus is Young's modulus E1 = 130 GPa in the fiber direction and Young in the fiber orthogonal direction. Two types of values with a rate E2 = 5 GPa are used.

次に、解析条件の設定を行う(ステップST105)。詳しくは、解析条件として、CFRP材30の成形時におけるCFRP材30の動きについて設定し、CFRP材30の成形時にCFRP材30に付与される力とCFRP材30の動きとを含むこの解析条件を入力する。具体的には、成形時に金型40が移動する方向、即ち、金型40からCFRP材30に付与する押圧力の方向、CFRP材30に押圧力を付与した際におけるCFRP材30の可動部分や可動タイミング、停止タイミング等の、成形時のCFRP材30の動きについて設定する。つまり、CFRP材30の成形時に、押圧力が付与される箇所とその方向、及びCFRP材30において押圧力によって動く部分とその動き方の設定を行う。また、この解析条件の設定では、解析時における計算ピッチ等の解析の詳細設定も行う。   Next, analysis conditions are set (step ST105). Specifically, as the analysis conditions, the movement of the CFRP material 30 during the molding of the CFRP material 30 is set, and the analysis conditions including the force applied to the CFRP material 30 and the movement of the CFRP material 30 during the molding of the CFRP material 30 are set. input. Specifically, the direction in which the mold 40 moves during molding, that is, the direction of the pressing force applied from the mold 40 to the CFRP material 30, the movable part of the CFRP material 30 when the pressing force is applied to the CFRP material 30, The movement of the CFRP material 30 during molding, such as the movable timing and stop timing, is set. That is, at the time of forming the CFRP material 30, the location where the pressing force is applied and the direction thereof, and the portion of the CFRP material 30 that is moved by the pressing force and the way of movement are set. Further, in the setting of the analysis conditions, detailed setting of analysis such as a calculation pitch at the time of analysis is also performed.

次に、解析を開始する(ステップST106)。即ち、入力した素材の種類(ステップST101)、成形時の目標となる形状(ステップST102)と、モデルデータを解析に用いるデータとして適切に調節したデータ(ステップST103)、素材の面の情報(ステップST104)に基づいて、設定された解析条件に従って(ステップST105)、CFRP材30の成形時の解析を行う。   Next, analysis is started (step ST106). That is, the input material type (step ST101), the target shape at the time of molding (step ST102), the data appropriately adjusted as data used for analysis (step ST103), and the information on the surface of the material (step) Based on ST104), analysis at the time of forming the CFRP material 30 is performed according to the set analysis conditions (step ST105).

即ち、記憶部4に記憶され、CFRP材30の成形時の解析をすることができるコンピュータプログラムと、入力手段11によって入力された各データに基づいて、処理部2によって演算処理を行い、CFRP材30の成形時の解析を行う。処理部2で演算処理を行うことにより導出した解析結果は、表示手段12によって出力する。表示手段12によって出力する際には、解析によって得られた成形後の形状を、可視化できる形状モデルとして出力したり、数値データとして出力したりする。これにより、CFRP材30の成形時における解析結果を得ることができる。   That is, based on the computer program stored in the storage unit 4 and capable of analyzing the CFRP material 30 at the time of molding, and each data input by the input means 11, the processing unit 2 performs arithmetic processing, and the CFRP material Analysis at the time of forming 30 is performed. The analysis result derived by performing arithmetic processing in the processing unit 2 is output by the display means 12. When outputting by the display means 12, the shape after molding obtained by analysis is output as a shape model that can be visualized or output as numerical data. Thereby, the analysis result at the time of shaping | molding of the CFRP material 30 can be obtained.

しかし、CFRP材30の成形時には、上述したように部位ごとに変形のし易さが異なっている。このため、単に成形後の形状データや、成形する素材の情報、CFRP材30の成形時における押圧力によるCFRP材30の動き方を用い解析を行っても、CFRP材30の成形前に、シワ等の細かな形状も含めて成形後の正確な形状を解析して予測することは、困難なものとなっている。そこで、発明者らは、CFRP材30の成形時の形状を精度よく予測するために、成形後の形状を精度よく解析して予測することができる条件について、試験を行った。次に、この試験について説明する。   However, when the CFRP material 30 is molded, the ease of deformation differs from site to site as described above. For this reason, even if analysis is performed using shape data after molding, information on the material to be molded, and how the CFRP material 30 moves due to the pressing force at the time of molding the CFRP material 30, It is difficult to analyze and predict an accurate shape after molding including fine shapes such as the above. Therefore, the inventors conducted tests on conditions under which the shape after molding can be accurately analyzed and predicted in order to accurately predict the shape of the CFRP material 30 during molding. Next, this test will be described.

試験は、CFRP材30を実際に成形した結果と、CFRP材30の成形時の状態を解析装置1で解析した際の解析結果とを比較する。試験の条件としては、成形するCFRP材30は、320mm×250mmで、厚さが0.7mm(0.14mm×5層)のプリプレグ積層体を用いる。   In the test, the result of actually molding the CFRP material 30 is compared with the analysis result when the analyzer 1 analyzes the state of the CFRP material 30 during molding. As test conditions, the CFRP material 30 to be molded is a prepreg laminate having a size of 320 mm × 250 mm and a thickness of 0.7 mm (0.14 mm × 5 layers).

図8は、試験用金型の斜視図である。試験に用いる金型である試験用金型60は、CFRP材30の通常の成形時に用いる金型40と同様に、上型61と下型65とを有しており、上型61が下方に移動することにより、CFRP材30を成形することが可能になっている。この試験用金型60は、略矩形状の凸状部を形成するように成形することができるように構成されている。   FIG. 8 is a perspective view of a test mold. The test mold 60, which is a mold used for the test, has an upper mold 61 and a lower mold 65 in the same manner as the mold 40 used in normal molding of the CFRP material 30, and the upper mold 61 is on the lower side. By moving, the CFRP material 30 can be formed. The test mold 60 is configured so as to be formed so as to form a substantially rectangular convex portion.

詳しくは、上型61は、下型65に対向する上型成形面62に、略矩形状の形状で下型65の方向に突出した凸部63が形成されている。なお、図8では、便宜上、上型61は上下方向を反対にして図示している。下型65は、上型61に対向する下型成形面66に、略矩形状の形状で凹んだ凹部67が形成されている。この凹部67は、上下方向に見た場合における形状が上型61の凸部63に近似し、凸部63よりも若干大きい略矩形状になっており、深さが、凸部63の高さと同程度の深さになっている。試験用金型60は、上型成形面62と下型成形面66とを対向させ、上型61と下型65との間にCFRP材30を介在させた状態で上型61と下型65とを近づけてCFRP材30に対して押圧力を付与することにより、CFRP材30の成形を行う。   Specifically, in the upper mold 61, a convex portion 63 that protrudes in the direction of the lower mold 65 in a substantially rectangular shape is formed on the upper mold forming surface 62 that faces the lower mold 65. In FIG. 8, for the sake of convenience, the upper mold 61 is illustrated with the vertical direction reversed. In the lower mold 65, a recess 67 that is recessed in a substantially rectangular shape is formed on a lower mold forming surface 66 that faces the upper mold 61. The concave portion 67 is substantially rectangular in shape when viewed in the vertical direction and approximates to the convex portion 63 of the upper mold 61 and is slightly larger than the convex portion 63, and the depth is equal to the height of the convex portion 63. It is the same depth. The test mold 60 has an upper mold 61 and a lower mold 65 in a state where the upper mold molding surface 62 and the lower mold molding surface 66 are opposed to each other, and the CFRP material 30 is interposed between the upper mold 61 and the lower mold 65. The CFRP material 30 is molded by applying a pressing force to the CFRP material 30 by bringing them close to each other.

図9は、試験用金型の凸部と凹部の平面視の模式図である。平面視において略矩形状の形状で形成される凸部63と凹部67とは、4つの角部の大きさが全て異なっている。詳しくは、4つの角部のうちの1つの角部である第1角部71は、半径が10mmになっており、同様に第2角部72は半径が20mm、第3角部73は半径が30mm、第4角部74は半径が40mmになっている。   FIG. 9 is a schematic view in plan view of the convex and concave portions of the test mold. The convex portion 63 and the concave portion 67 formed in a substantially rectangular shape in plan view are different in the size of the four corner portions. Specifically, the first corner 71 which is one of the four corners has a radius of 10 mm. Similarly, the second corner 72 has a radius of 20 mm and the third corner 73 has a radius. Is 30 mm, and the radius of the fourth corner 74 is 40 mm.

試験は、この試験用金型60で、成形速度を10mm/sec、加圧力を150ton、加圧時間を15分の条件でCFRP材30の成形を行う。また、解析装置1では、この条件は同一にし、さらに物性値を異ならせて複数解析を行い、それぞれの解析結果と実際の成形の状態とを比較することにより行った。   In this test, the CFRP material 30 is molded using the test mold 60 under conditions of a molding speed of 10 mm / sec, a pressing force of 150 ton, and a pressing time of 15 minutes. In the analysis apparatus 1, the same conditions were used, and a plurality of analyzes were performed with different physical property values, and each analysis result was compared with the actual molding state.

ここで、発明者らは、成形時におけるCFRP材30の状態について考察し、成形時のCFRP材30は変形のし易さが均一ではないため、成形時における1つの状態の物性値を用いて解析を行なっても、解析によって得られた形状は、実際に成形した形状と異なるものになることが考えられた。このため、発明者らは、成形時の解析は、常温時の硬化前のCFRP材30の物性値や、硬化が完了した状態の物性値でもない、ある硬化度の際の値を用いて行うことが最適であると仮定した。なお、硬化度とは、母材となる高分子樹脂の架橋の度合い、即ち硬化反応の度合いを示す値であり、一般に0〜100%の値で示される。このため、成形後の形状を精度よく予測することができる条件についての試験は、硬化度のパーセントの値をいくつにした場合の物性値が、解析条件として適切であるか、検証することを目的として行った。   Here, the inventors consider the state of the CFRP material 30 at the time of molding. Since the CFRP material 30 at the time of molding is not easily deformable, the physical property values of one state at the time of molding are used. Even if analysis was performed, the shape obtained by the analysis was considered to be different from the actually molded shape. For this reason, the inventors perform analysis at the time of molding using a value at a certain degree of curing that is neither a physical property value of the CFRP material 30 before curing at normal temperature nor a physical property value in a state where curing is completed. Was assumed to be optimal. The degree of curing is a value indicating the degree of crosslinking of the polymer resin as a base material, that is, the degree of curing reaction, and is generally indicated by a value of 0 to 100%. For this reason, the test on the conditions that can accurately predict the shape after molding is intended to verify that the physical property value when the percentage value of the degree of cure is appropriate as the analysis condition. Went as.

試験では、硬化度50%、軟化終了温度Te(図5参照)以上の温度でのCFRP材30の物性値を、解析に用いるのに適切な仮定値とする。即ち、試験では、解析に用いるのに適切な仮定値として、密度ρ=1.8×10−6kg/mm、ヤング率(繊維方向)E1=130GPa、ヤング率(繊維直交方向)E2=5GPa、せん断弾性係数G=2GPa、ポアソン比ν12=0.3の値を用いる。 In the test, the physical property value of the CFRP material 30 at a temperature equal to or higher than the degree of cure of 50% and the softening end temperature Te (see FIG. 5) is assumed to be an appropriate assumed value for use in the analysis. That is, in the test, as assumed values suitable for use in the analysis, density ρ = 1.8 × 10 −6 kg / mm 3 , Young's modulus (fiber direction) E1 = 130 GPa, Young's modulus (fiber orthogonal direction) E2 = Values of 5 GPa, shear modulus G = 2 GPa, Poisson's ratio ν12 = 0.3 are used.

これに対し、仮定値での解析結果と比較する解析用の物性値として、4種類の設定値を用いる。これらの設定値は、仮定値を、半分、または倍にしたものの組み合わせである。具体的には、4種類の設定値のうちの2種類である設定値1と設定値2とは、繊維直交方向のヤング率E2を仮定値から変更し、仮定値の繊維直交方向のヤング率E2=5GPaに対して、それぞれ2.5GPa(設定値1)、10GPa(設定値2)にする。また、4種類の設定値のうち残りの設定値である設定値3と設定値4とは、せん断弾性係数Gを仮定値から変更し、仮定値のせん断弾性係数G=2GPaに対して、それぞれ1GPa(設定値3)、4GPa(設定値4)にする。   On the other hand, four types of set values are used as the physical property values for analysis to be compared with the analysis results at the assumed values. These set values are combinations of hypothesized values that are halved or doubled. Specifically, the setting value 1 and the setting value 2, which are two of the four types of setting values, change the Young's modulus E2 in the fiber orthogonal direction from the assumed value, and the Young's modulus in the fiber orthogonal direction of the assumed value For E2 = 5 GPa, 2.5 GPa (set value 1) and 10 GPa (set value 2), respectively. Further, the remaining set values of the four types of set values, ie, the set value 3 and the set value 4, are obtained by changing the shear elastic modulus G from the assumed value, and for the assumed value of the shear elastic modulus G = 2GPa, respectively. Set to 1 GPa (set value 3) and 4 GPa (set value 4).

この試験では、これらの仮定値や設定値1〜4を用いて解析装置1によって解析を行った結果と、CFRP材30を試験用金型60で実際に成形することにより取得した取得品との形状を比較することにより、解析に用いる物性値として仮定値が適切であるか否かを検証した。   In this test, the result of analysis by the analysis apparatus 1 using these assumed values and setting values 1 to 4 and the acquired product obtained by actually molding the CFRP material 30 with the test die 60. By comparing the shapes, it was verified whether or not the assumed values are appropriate as the physical property values used in the analysis.

図10は、解析条件を検証時に行う観察についての説明図である。解析条件の検証は、成形時に発生するシワの数に基づいて行う。具体的には、CFRP材30の成形を行う場合には、素材からの変形が多い箇所にシワが発生し易くなるため、成形後における角部付近に発生するシワの数を比較することにより、解析条件の検証を行う。つまり、試験用金型60で成形した取得品80の第1角部81、第2角部82、第3角部83、第4角部84のそれぞれの近傍に発生したシワ85と、解析装置1で仮定値や設定値1〜4を用いて解析した解析形状20の第1角部21、第2角部22、第3角部23、第4角部24のそれぞれの近傍に発生したシワ25とを比較する。なお、これらのシワ25、85の数は、角部において湾曲している部分にかかるシワの数を用いる。   FIG. 10 is an explanatory diagram of observation performed when verifying analysis conditions. The analysis conditions are verified based on the number of wrinkles generated during molding. Specifically, when molding the CFRP material 30, wrinkles are likely to occur in places where there is a lot of deformation from the material, so by comparing the number of wrinkles that occur near the corners after molding, Verify the analysis conditions. That is, the wrinkle 85 generated in the vicinity of each of the first corner 81, the second corner 82, the third corner 83, and the fourth corner 84 of the acquired product 80 molded by the test mold 60, and the analysis device 1, wrinkles generated in the vicinity of the first corner portion 21, the second corner portion 22, the third corner portion 23, and the fourth corner portion 24 of the analysis shape 20 analyzed using the assumed values and the setting values 1 to 4. 25 is compared. In addition, the number of these wrinkles 25 and 85 uses the number of wrinkles concerning the curved part in a corner | angular part.

このように、仮定値や設定値1〜4を用いて解析したそれぞれの解析形状20の角部のシワ25を、試験用金型60で成形した取得品80の角部のシワ85と比較することにより、仮定値及び設定値1〜4のうち、CFRP材30を実際に成形した取得品80に最も近くなる解析条件を導出する。   As described above, the wrinkles 25 at the corners of the respective analysis shapes 20 analyzed using the assumed values and the setting values 1 to 4 are compared with the wrinkles 85 at the corners of the acquired product 80 formed by the test mold 60. Thus, among the assumed values and the set values 1 to 4, an analysis condition closest to the acquired product 80 obtained by actually forming the CFRP material 30 is derived.

図11は、解析に用いる物性値を検証する試験の結果を示す図である。試験を行った結果、実際にCFRP材30を成形した取得品80では、シワ85の数は、第1角部81が3本、第2角部82が4本、第3角部83及び第4角部84は6本になった。これに対し、仮定値とは異なる物性値である設定値1〜4を用いて解析を行った解析形状20では、4つの角部のうちのいずれか、または4つの角部の全てのシワ25の数が、対応する取得品80の角部のシワ85の数と異なるものになった。このように、取得品80と設定値1〜4とでは、シワの数が一致せず、解析形状20は、取得品80とは細部が異なる結果が得られた。   FIG. 11 is a diagram illustrating a result of a test for verifying a physical property value used for analysis. As a result of the test, in the acquired product 80 in which the CFRP material 30 is actually molded, the number of wrinkles 85 is three for the first corner 81, four for the second corner 82, three for the third corner 83 and the second corner 82. The four corners 84 became six. On the other hand, in the analysis shape 20 analyzed using the set values 1 to 4 which are physical property values different from the assumed values, any one of the four corners or all the wrinkles 25 of the four corners. Is different from the number of wrinkles 85 at the corners of the corresponding acquired product 80. Thus, the number of wrinkles did not match between the acquired product 80 and the set values 1 to 4, and the analysis shape 20 was different in detail from the acquired product 80.

一方、硬化度50%、軟化終了温度Te以上の温度でのCFRP材30の物性値である仮定値を用いて解析を行った解析形状20では、シワ25の数は、第1角部21が3本、第2角部22が4本、第3角部23及び第4角部24は6本になった。このように、取得品80と仮定値とでは、シワの数が一致し、解析形状20は、取得品80とは細部まで一致する結果が得られた。つまり、CFRP材30の成形時の解析を、硬化度50%のCFRP材30の物性値を用いて行うことにより、高い精度で取得品80に対して近似した解析形状20を得ることができる。   On the other hand, in the analysis shape 20 analyzed using the assumed value which is a physical property value of the CFRP material 30 at a temperature equal to or higher than the curing degree 50% and the softening end temperature Te, the number of the wrinkles 25 is the number of the first corner portions 21. The number of the third corners 22 is four, the number of the third corners 23 and the number of the fourth corners 24 is six. As described above, the number of wrinkles was the same between the acquired product 80 and the assumed value, and the analysis shape 20 was the same as the acquired product 80 in the details. That is, the analysis shape 20 approximated to the acquired product 80 can be obtained with high accuracy by performing analysis at the time of molding of the CFRP material 30 using the physical property values of the CFRP material 30 having a curing degree of 50%.

CFRP材30の成形時の解析の試験として、これらの結果を得ることができたため、解析装置1には、この解析を実現できる機能を搭載するのが好ましい。具体的には、解析装置1には、CFRP材30の温度が上昇して硬化が進展している際の硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を取得する物性値取得部を備えるのが好ましい。この物性値取得部としては、例えば処理部2を用いる。この解析装置1でCFRP材30の成形時の解析を行う際には、まず、CFRP材30を成形する際の目標となる形状(ステップST102)や、CFRP材30の情報(ステップST104)、CFRP材30の成形時にCFRP材30に付与される力とCFRP材30の動きとを含む解析条件(ステップST105)を、入力手段11によって入力する。   Since these results were obtained as analysis tests at the time of forming the CFRP material 30, it is preferable that the analysis apparatus 1 is equipped with a function capable of realizing this analysis. Specifically, the analysis apparatus 1 includes a physical property value acquisition unit that acquires a physical property value of the CFRP material 30 having a degree of cure of about 50% when the temperature of the CFRP material 30 is increased and curing is progressing. Is preferred. For example, the processing unit 2 is used as the physical property value acquisition unit. When performing analysis at the time of molding of the CFRP material 30 with the analysis device 1, first, a target shape when molding the CFRP material 30 (step ST102), information on the CFRP material 30 (step ST104), CFRP An analysis condition (step ST105) including the force applied to the CFRP material 30 and the movement of the CFRP material 30 when the material 30 is molded is input by the input unit 11.

また、処理部2では、硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を取得する。このような物性値を取得する手法としては、例えば、硬化度100%のCFRP材30の物性値に基づいて硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を導出する硬化度導出部を解析装置1に備えることによって実現する。硬化度導出部は、記憶部4に、硬化度100%のCFRP材30の物性値に対する硬化度50%のCFRP材30の物性値を、予めデータベースとして記憶することによって構成される。この場合、CFRP材30の情報の入力時においてCFRP材30の物性値を入力する際には、硬化度100%のCFRP材30の物性値を入力する。   Further, the processing unit 2 acquires physical property values of the CFRP material 30 having a degree of cure of about 50%. As a method for obtaining such a physical property value, for example, a curing degree deriving unit that derives a physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of about 50% based on the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of 100% is analyzed. This is realized by preparing for 1. The degree-of-curing degree derivation unit is configured by storing in the storage unit 4 the physical property values of the CFRP material 30 having a degree of curing of 50% with respect to the physical property values of the CFRP material 30 having the degree of curing of 100% as a database. In this case, when inputting the physical property value of the CFRP material 30 when inputting the information of the CFRP material 30, the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of 100% is input.

処理部2は、入力手段11で入力された硬化度100%のCFRP材30の物性値に基づき、記憶部4に記憶されたデータベースを用いて、硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を導出することによって取得する。さらに処理部2は、このように取得した硬化度50%付近のCFRP材30の物性値含むCFRP材30の情報と、成形時の目標となる形状と、解析条件とに基づいて、CFRP材30の成形時の解析を行う。これにより、高い精度で取得品80に対して近似した解析形状20を得ることができる。   The processing unit 2 uses the database stored in the storage unit 4 based on the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of 100% input by the input unit 11, and the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of approximately 50%. Is obtained by deriving Further, the processing unit 2 uses the CFRP material 30 based on the information on the CFRP material 30 including the physical property value of the CFRP material 30 having a degree of cure of about 50%, the shape to be targeted at the time of molding, and the analysis conditions. Analyzes during molding. Thereby, the analysis shape 20 approximated to the acquired product 80 can be obtained with high accuracy.

以上の本実施形態に係るCFRP材30の成形時の解析方法では、CFRP材30の成形時の解析を行う際に、硬化度50%、軟化終了温度Te以上の温度でのCFRP材30の物性値を用いて解析を行うことにより、実際に成形をした際における形状に対して高い精度で近似した解析形状20を得ることができる。つまり、成形時に部位によってプリプレグ温度50や変形のし易さが不均一になるCFRP材30の成形に対して、硬化度50%、軟化終了温度Te以上の温度でのCFRP材30の物性値を用いて解析することにより、プリプレグ温度50や変形のし易さを均一と仮定した状態で簡便に精度よく解析することができる。これにより、解析によって導出した解析形状20と、CFRP材30を実際に成形した際における取得品80との整合性を高めることができる。この結果、成形時の形状を高い精度で解析して予測し、成形型の設計精度向上に寄与することができる。   In the analysis method at the time of molding of the CFRP material 30 according to the above-described embodiment, when performing the analysis at the time of molding of the CFRP material 30, the physical properties of the CFRP material 30 at a temperature equal to or higher than the curing degree 50% and the softening end temperature Te. By performing the analysis using the values, it is possible to obtain an analysis shape 20 that is approximated with high accuracy to the shape that is actually formed. That is, the physical property value of the CFRP material 30 at a temperature of the curing degree 50% and the softening end temperature Te or higher is compared with the molding of the CFRP material 30 in which the prepreg temperature 50 and the deformability are not uniform depending on the part at the time of molding. By using and analyzing, it is possible to easily and accurately analyze the prepreg temperature 50 and the assumption that the ease of deformation is uniform. Thereby, the consistency of the analysis shape 20 derived | led-out by analysis and the acquired product 80 at the time of actually shape | molding the CFRP material 30 can be improved. As a result, it is possible to analyze and predict the shape at the time of molding with high accuracy and contribute to the improvement of the design accuracy of the molding die.

また、CFRP材30を成形する際の目標となる形状と、CFRP材30の情報と、解析条件とは、コンピュータプログラムによって解析処理を行う解析装置1に対して入力し、CFRP材30の成形時の解析は、解析装置1によって行うため、容易に、高い精度で解析を行うことができる。この結果、成形時の形状を、より確実に高い精度で解析して予測することができる。   In addition, the target shape when the CFRP material 30 is molded, the information about the CFRP material 30, and the analysis conditions are input to the analysis apparatus 1 that performs analysis processing by a computer program. Since the analysis is performed by the analysis apparatus 1, the analysis can be easily performed with high accuracy. As a result, the shape at the time of molding can be analyzed and predicted with higher accuracy.

また、本実施形態に係るCFRP材30の成形時の解析装置1では、CFRP材30の成形時の解析を行う際に、硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を取得し、この物性値を用いて解析するため、解析によって導出した解析形状20と、CFRP材30を実際に成形した際における取得品80との整合性を高めることができる。この結果、成形時の形状を高い精度で解析して予測し、成形型の設計精度向上に寄与することができる。   Moreover, in the analysis apparatus 1 at the time of molding of the CFRP material 30 according to the present embodiment, when performing the analysis at the time of molding of the CFRP material 30, a physical property value of the CFRP material 30 having a degree of cure of about 50% is acquired. Since the analysis is performed using the values, the consistency between the analysis shape 20 derived by the analysis and the acquired product 80 when the CFRP material 30 is actually formed can be enhanced. As a result, it is possible to analyze and predict the shape at the time of molding with high accuracy and contribute to the improvement of the design accuracy of the molding die.

〔変形例〕
なお、上述した解析装置1では、硬化度導出部を構成する記憶部4には、硬化度100%のCFRP材30の物性値に対する硬化度50%のCFRP材30の物性値をデータベースとして記憶しているが、硬化度導出部は、これ以外で構成してもよい。例えば、記憶部4には、硬化度100%のCFRP材30の物性値より、硬化度50%のCFRP材30の物性値を算出する関数を記憶し、入力手段10で入力された硬化度100%の物性値とこの関数を用いて、硬化度50%の物性値を算出してもよい。硬化度50%のCFRP材30の物性値を導出する手法は、入力手段11で入力された、硬化度100%のCFRP材30の物性値を用いて導出することができれば、その手法は問わない。
[Modification]
In the analysis apparatus 1 described above, the storage unit 4 constituting the curing degree deriving unit stores the physical property values of the CFRP material 30 having a curing degree of 50% with respect to the physical property values of the CFRP material 30 having a curing degree of 100% as a database. However, the curing degree deriving unit may be configured other than this. For example, the storage unit 4 stores a function for calculating the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of 50% from the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of 100%, and the curing degree 100 input by the input unit 10. % Physical property value and this function may be used to calculate a physical property value with a curing degree of 50%. The method of deriving the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of 50% is not limited as long as the physical property value of the CFRP material 30 having the curing degree of 100% input by the input unit 11 can be derived. .

また、処理部2で硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を取得する際には、硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を直接取得するようにしてもよい。例えば、入力手段11でのCFRP材30の情報の入力時に、硬化度50%付近のCFRP材30の物性値の入力を促すような表示を表示手段12で行い、硬化度50%付近のCFRP材30の物性値の入力後に、解析を行うようにしてもよい。このように、硬化度50%付近のCFRP材30の物性値を直接取得することにより、物性値を導出する必要がなくなるので、解析を容易に行うことが可能になる。   Further, when the processing unit 2 acquires the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of about 50%, the physical property value of the CFRP material 30 having a curing degree of about 50% may be directly acquired. For example, when inputting information on the CFRP material 30 by the input means 11, the display means 12 performs a display prompting the user to input a physical property value of the CFRP material 30 having a degree of cure of about 50%, and the CFRP material having a degree of cure of about 50%. Analysis may be performed after the input of 30 physical property values. As described above, by directly obtaining the physical property value of the CFRP material 30 having a degree of cure of about 50%, it is not necessary to derive the physical property value, and therefore, analysis can be easily performed.

また、記憶部4に記憶される物性値のデータベースは、適宜追加されるようにするのが好ましい。つまり、解析を行おうとしているCFRP材30の硬化度50%の物性値がデータベース上に存在しない場合には、硬化度50%の物性値と硬化度100%の物性値との入力を促し、入力されたこれらの物性値をデータベースに追加するようにしてもよい。これにより、解析を繰り返し行うことにより、データベースのデータ量が蓄積され、成形時の形状を、より確実に高い精度で解析して予測することができる。   In addition, it is preferable that a database of physical property values stored in the storage unit 4 is appropriately added. In other words, if there is no physical property value of 50% cure degree of the CFRP material 30 to be analyzed on the database, the physical property value of 50% cure rate and the physical property value of 100% cure rate are prompted. These input physical property values may be added to the database. Thus, by repeatedly performing the analysis, the data amount of the database is accumulated, and the shape at the time of molding can be analyzed and predicted with higher accuracy.

また、CFPR材30を成形する金型40は、上述した形態以外でもよく、CFPR材30を成形する形状も、上述した形状以外のものでもよい。成形する形状に関わらず、CFPR材30を成形時における解析を行う際に、CFPR材30の硬化度50%付近の物性値を用いることにより、実際のCFPR材30の成形に対して、高い精度の解析を行うことができる。   Further, the mold 40 for molding the CFPR material 30 may be other than the above-described form, and the shape for molding the CFPR material 30 may be other than the above-described shape. Regardless of the shape to be molded, when the CFPR material 30 is analyzed at the time of molding, the physical property value near 50% of the degree of cure of the CFPR material 30 is used, so that the accuracy of the actual molding of the CFPR material 30 is high. Can be analyzed.

また、CFPR材30の成形時の形状の解析は、係数を用いた補正を行って解析してもよい。つまり、また、CFRP材30を構成するプリプレグは、同じ程度のグレードであっても、プリプレグを製造するメーカーによって微妙に物性値が異なることがある。また、同じプリプレグを使用したとしても、温度や湿度、圧力、時間等の条件によって、成形の結果が微妙に異なることがある。これらのような場合を考慮し、解析結果の精度向上のために、解析時には、解析に用いる物性値の硬化度や物性値に対して、係数によって補正を行ってもよい。具体的には、メーカーや、温度、湿度等の条件に応じた係数を予め設定し、成形の解析時には、実際の成形時の条件に応じた係数を用いて、物性値を用いる硬化度、または、50%の硬化度の物性値の補正を行い、成形の解析を行ってもよい。これにより、実際の成形時の条件に適した解析を行うことができ、設計時の形状を、より高い精度で予測することができる。   Further, the analysis of the shape of the CFPR material 30 at the time of molding may be performed by performing correction using a coefficient. That is, the prepregs that make up the CFRP material 30 may have slightly different physical property values depending on the manufacturer that manufactures the prepreg, even if they have the same grade. Even if the same prepreg is used, the molding results may differ slightly depending on conditions such as temperature, humidity, pressure, and time. In consideration of such cases, in order to improve the accuracy of the analysis result, at the time of analysis, the curing degree and the physical property value of the physical property value used for the analysis may be corrected by a coefficient. Specifically, a coefficient according to the manufacturer, conditions such as temperature and humidity is set in advance, and at the time of molding analysis, a coefficient according to the actual molding conditions is used to determine the degree of curing using the physical property value, or The physical property value of the degree of cure of 50% may be corrected and the molding may be analyzed. Thereby, the analysis suitable for the conditions at the time of actual molding can be performed, and the shape at the time of design can be predicted with higher accuracy.

また、上述した解析方法で用いる物性値は、上記実施形態で用いられている値以外でもよい。解析方法で用いる物性値は、熱硬化性樹脂の炭素繊維強化プラスチックからなる素材の成形時に、素材の温度が上昇して硬化度が50%付近となった素材の物性値であれば、上述した値以外でもよい。硬化度50%付近の素材の物性値を用いて解析を行うことにより、成形時の形状を高い精度で予測することができる。   Further, the physical property values used in the analysis method described above may be other than the values used in the above embodiment. If the physical property value used in the analysis method is the material property value of the material whose temperature is increased by about 50% due to the temperature rise of the material made of carbon fiber reinforced plastic of thermosetting resin, it is described above. It may be other than the value. By performing the analysis using the physical property value of the material having a degree of cure of around 50%, the shape at the time of molding can be predicted with high accuracy.

1 解析装置
2 処理部
4 記憶部
8 入出力部
10 入出力装置
11 入力手段
12 表示手段
20 解析形状
21、71、81 第1角部
22、72、82 第2角部
23、73、83 第3角部
24、74、84 第4角部
25、85 シワ
30 CFRP材
31 高温部
32 低温部
35 高硬化度領域
36 低硬化度領域
40 金型
41、61 上型
42、62 上型成形面
45、65 下型
46、66 下型成形面
50 プリプレグ温度
51 プリプレグ粘度
60 試験用金型
63 凸部
67 凹部
80 取得品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Analysis apparatus 2 Processing part 4 Memory | storage part 8 Input / output part 10 Input / output apparatus 11 Input means 12 Display means 20 Analysis shape 21, 71, 81 1st corner part 22, 72, 82 2nd corner part 23, 73, 83 1st Triangle portion 24, 74, 84 Fourth corner portion 25, 85 Wrinkle 30 CFRP material 31 High temperature portion 32 Low temperature portion 35 High cure region 36 Low cure region 40 Mold 41, 61 Upper die 42, 62 Upper mold forming surface 45, 65 Lower mold 46, 66 Lower mold forming surface 50 Prepreg temperature 51 Prepreg viscosity 60 Test die 63 Convex part 67 Concave part 80 Acquired product

Claims (6)

熱硬化性樹脂の炭素繊維強化プラスチックからなり、金型による成形時に、部位によってプリプレグ温度、及び変形のし易さが不均一になる素材を成形する際の目標となる形状と、
前記素材の温度が上昇して硬化が進展している際の硬化度50%付近の前記素材の物性値を含む前記素材の情報と、
前記金型での前記素材の成形時に前記素材に付与される力と前記素材の動きとを含む解析条件と、
に基づいて、前記素材の成形時の解析を行うことを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法。
Ri Do a carbon fiber reinforced plastic of the thermosetting resin, during molding using a mold, the shape of the prepreg temperature, and deformability becomes a target in molding unevenly ing material by site,
Information on the material including physical property values of the material at a degree of curing near 50% when the temperature of the material is rising and curing is progressing;
An analysis condition including a force applied to the material and a movement of the material at the time of molding the material in the mold;
The analysis method at the time of molding of the carbon fiber reinforced plastic is characterized in that the analysis at the time of molding the material is performed based on the above.
熱硬化性樹脂の炭素繊維強化プラスチックからなり、金型による成形時に、部位によってプリプレグ温度、及び変形のし易さが不均一になる素材を成形する際の目標となる形状を入力する手順と、
前記素材の情報を入力する手順と、
前記素材の成形時に前記素材に付与される力と前記素材の動きとを含む解析条件を入力する手順と、
成形時の目標となる形状と、前記素材の情報と、前記解析条件とに基づいて、前記素材の成形時の解析を行う手順と、
を含む炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法において、
記素材の情報を入力する手順では、前記素材の温度が上昇して硬化が進展している際の硬化度50%付近の前記素材の物性値を入力することを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法。
Ri Do a carbon fiber reinforced plastic of the thermosetting resin, the procedure for entering the time of molding by a mold, the prepreg temperature by site, and the target to become shape when deformability is formed nonuniformly ing material When,
A procedure for inputting information of the material;
A procedure for inputting an analysis condition including a force applied to the material at the time of molding the material and a movement of the material;
Based on the target shape at the time of molding, information on the material, and the analysis conditions, a procedure for performing analysis at the time of molding the material,
In the analysis method when molding carbon fiber reinforced plastic containing
The procedure for entering the information before SL materials, carbon fiber reinforced plastic, characterized in that inputting the physical properties of the material near the curing degree of 50% when the temperature of the material is progressing curing rises Analysis method during molding.
前記素材を成形する際の目標となる形状と、前記素材の情報と、前記解析条件とは、前記金型での前記素材の成形時の解析処理をコンピュータプログラムによって行う解析装置に対して入力し、
前記素材の成形時の解析は、前記解析装置によって行うことを特徴とする請求項2に記載の炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析方法。
Shape which is a target at the time of molding the material, and information of the material, and the analysis condition, inputs the analysis process at the time of molding of the material in the mold against the analysis device for performing a computer program ,
The analysis method during molding of the carbon fiber reinforced plastic according to claim 2, wherein the analysis during molding of the material is performed by the analysis device.
熱硬化性樹脂の炭素繊維強化プラスチックからなり、金型による成形時に、部位によってプリプレグ温度、及び変形のし易さが不均一になる素材を成形する際の目標となる形状、前記素材の情報、前記金型での前記素材の成形時に前記素材に付与される力と前記素材の動きとを含む解析条件を入力可能な入力手段と、
前記素材の温度が上昇して硬化が進展している際の硬化度50%付近の前記素材の物性値を取得する物性値取得部と、
成形時の目標となる形状と、前記物性値取得部で取得した硬化度50%付近の前記素材の物性値を含む前記素材の情報と、前記解析条件とに基づいて、前記素材の成形時の解析を行う処理部と、
を備えることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析装置。
Ri Do a carbon fiber reinforced plastic of the thermosetting resin, during molding using a mold, the shape of the target at the time of molding the prepreg temperature by site, and the material deformability is Ru uneven name of the material information, an input capable of inputting means analysis conditions including the movement of the force and the material applied to the material during molding of the material in the mold,
A physical property value acquisition unit for acquiring a physical property value of the material at a degree of curing of about 50% when the temperature of the material is rising and curing is progressing;
Based on the target shape at the time of molding, the material information including the physical property value of the material having a degree of cure of about 50% acquired by the physical property value acquisition unit, and the analysis condition, A processing unit for performing analysis;
An analysis apparatus for molding carbon fiber reinforced plastic characterized by comprising:
硬化度100%の前記素材の物性値に基づいて硬化度50%付近の前記素材の物性値を導出する硬化度導出部を備え、
前記物性値取得部は、前記入力手段で入力された硬化度100%の前記素材の物性値より硬化度50%付近の前記素材の物性値を前記硬化度導出部で導出することによって取得することを特徴とする請求項4に記載の炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析装置。
A curing degree deriving unit for deriving a physical property value of the material having a curing degree of about 50% based on a physical property value of the material having a curing degree of 100%;
The physical property value acquiring unit acquires the physical property value of the material having a curing degree of about 50% from the physical property value of the material having a curing degree of 100% input by the input unit by deriving the cured property value by the curing degree deriving unit. The analysis apparatus at the time of shaping | molding of the carbon fiber reinforced plastics of Claim 4 characterized by these.
前記物性値取得部は、前記入力手段での前記素材の情報の入力時に硬化度50%付近の前記素材の物性値の入力を促すことを特徴とする請求項4に記載の炭素繊維強化プラスチックの成形時の解析装置。   5. The carbon fiber reinforced plastic according to claim 4, wherein the physical property value acquisition unit prompts an input of a physical property value of the material having a curing degree of about 50% when the information of the material is input by the input unit. Analysis device at the time of molding.
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