JP6061982B2 - Method for structural analysis of anisotropic resin molding - Google Patents

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Description

本発明は、異方性樹脂成形体の構造解析用モデル作成方法、構造解析方法及び構造解析用モデル作成プログラムに関する。   The present invention relates to a method for creating a model for structure analysis of an anisotropic resin molded body, a method for structure analysis, and a program for creating a model for structure analysis.

熱可塑性樹脂と異方性フィラーとを含有する異方性樹脂組成物を射出成形等することによって得られる異方性樹脂成形体は、工業製品として広く使用されており、数値解析による形状検討が多用されている。ところで、数値解析による樹脂成形体の強度設計には、弾性率、ポアソン比、線膨張率等の物性値が必要である。樹脂成形体が異方性フィラーを含有する場合、これらの物性値を実測すること、及び予測することのいずれも容易ではない。   Anisotropic resin moldings obtained by injection molding etc. of anisotropic resin compositions containing thermoplastic resins and anisotropic fillers are widely used as industrial products, and shape analysis by numerical analysis is not possible. It is used a lot. By the way, physical strength values such as elastic modulus, Poisson's ratio, and linear expansion coefficient are required for the strength design of the resin molded body by numerical analysis. When the resin molding contains an anisotropic filler, it is not easy to actually measure and predict these physical property values.

特許文献1に記載の弾性率計算方法は、対象物の繊維配向方向の第1弾性率と、繊維配向と直交する方向の第2弾性率と、構造解析を行う際の荷重方向とを予め格納しておき、対象物の任意の要素ついて繊維配向の向きと荷重方向とが平行している場合には第1弾性率を、繊維配向の向きと荷重方向とが直交している場合には第2弾性率をそれぞれ設定し、さらに、繊維配向の向きと荷重方向とが平行も直交もしていない場合には荷重方向と繊維配向の向きとの角度と第1及び第2弾性率のいずれかに基づいて弾性率を算出して弾性率を設定することを特徴とする。   The elastic modulus calculation method described in Patent Literature 1 stores in advance the first elastic modulus in the fiber orientation direction of the object, the second elastic modulus in the direction orthogonal to the fiber orientation, and the load direction when performing the structural analysis. The first elastic modulus is obtained when the fiber orientation direction and the load direction are parallel for any element of the object, and the first elastic modulus is obtained when the fiber orientation direction and the load direction are orthogonal to each other. 2 elastic modulus is set respectively, and when the fiber orientation direction and the load direction are neither parallel nor orthogonal, the angle between the load direction and the fiber orientation direction and either the first or second elastic modulus The elastic modulus is calculated based on the elastic modulus, and the elastic modulus is set.

特許文献2には、各繊維単体の物性と含有繊維をマトリクスと等価な等価介在物として取り扱う為の仮想歪テンソルを加算演算することにより、複合材全体の物性を表現するテンソルを求めるという手法が紹介されている。   In Patent Document 2, there is a technique of obtaining a tensor that expresses the physical properties of the entire composite material by adding and calculating the physical properties of each single fiber and the virtual strain tensor for handling the contained fibers as equivalent inclusions equivalent to a matrix. It has been introduced.

特許文献3では、含有する強化繊維及びベースレジン単体の機械物性を使用して評価形状における流動配向解析を実施し、算出した樹脂成形品の配向パラメータより算出した機械物性を、実際に評価形状をした成形品の機械物性を測定した数値と比較し、計算値が実測定値と等しくなるようなベースレジン、および強化繊維単体の機械物性を同定し、同定した機械物性を使用して成形部品の変形量を高精度に評価する方法が記載されている。   In Patent Document 3, the flow orientation analysis in the evaluation shape is performed using the mechanical properties of the reinforcing fiber and the base resin alone contained, and the mechanical properties calculated from the calculated orientation parameters of the resin molded product are actually converted into the evaluation shapes. Compare the measured physical properties of the molded product with the measured values, identify the base resin that the calculated value is equal to the actual measured value, and the mechanical properties of the reinforcing fiber alone, and use the identified mechanical properties to deform the molded part A method for evaluating the quantity with high accuracy is described.

しかしながら、いずれの方法も、繊維配向による成形品の機械物性予測方法による予測値と実際の成形品の物性値には数値的な不一致が存在しており、さらなる改善が求められていた。   However, in any of the methods, there is a numerical discrepancy between the predicted value of the mechanical property prediction method of the molded product by fiber orientation and the actual physical property value of the molded product, and further improvement has been demanded.

この不一致の原因としては、計算にて求める場合の仮定と実際との違いが挙げられる。例えば、射出充填される際に異方性フィラーが破損して、計算に使用している異方性フィラーのアスペクト比の値と実際の値が異なってしまうこと、繊維含有率の不均一、異方性フィラー同士の干渉等による異方性フィラー含有時の流動配向の予測力不足が考えられる。すなわち、計算上の仮定が実現象を十分表現できないことに加え、各構成要素の物性値が不正確であることで、解析モデル構築時の誤差に入力物性値の誤差が加算されて複合された誤差が存在しており、フィラー配向計算結果から機械物性を予測しても、この予測では不十分であった。   As a cause of this discrepancy, there is a difference between an assumption and a case where it is obtained by calculation. For example, the anisotropic filler breaks during injection filling, and the value of the aspect ratio of the anisotropic filler used in the calculation is different from the actual value, the fiber content is uneven, Insufficient predictive power of flow orientation when anisotropic filler is contained due to interference between the isotropic fillers. In other words, in addition to the fact that the calculation assumptions can not express the actual phenomenon sufficiently, the physical property values of each component are inaccurate, so the error of the input physical property value is added to the error at the time of building the analysis model and compounded There was an error, and even if the mechanical properties were predicted from the filler orientation calculation results, this prediction was insufficient.

予測の精度を高めるため、特許文献4では、充填剤を所定の割合で含む樹脂組成物を成形してなる樹脂成形品についてX線CT測定等により、複数のスライス画像を取得し、スライス画像を微小面積の画素に分割し、その情報を元に樹脂成形品内の充填剤の配向状態を反映させた有限要素法モデルを作成し有限要素法解析を介して機械物性を同定し、成形部品の強度、変形量を高精度に評価する方法が記載されている。   In order to improve the accuracy of prediction, in Patent Document 4, a plurality of slice images are acquired by X-ray CT measurement or the like for a resin molded product obtained by molding a resin composition containing a filler at a predetermined ratio, and slice images are obtained. A finite element method model that reflects the orientation of the filler in the resin molded product is created based on the information divided into pixels with a small area, and mechanical properties are identified through finite element method analysis. A method for evaluating the strength and the deformation amount with high accuracy is described.

また、特許文献5では、フィラーを含む射出成形品内のフィラーの3次元配向のデータをX線CTによる3次元画像から取得し、せん断応力の積分値および分子配向状態のデータに基づいて均質化法を介して線膨張係数を求め、構造解析により、射出成形品の熱間反りを求めている。   Moreover, in patent document 5, the three-dimensional orientation data of the filler in the injection molded product containing the filler is acquired from a three-dimensional image by X-ray CT, and homogenized based on the integral value of the shear stress and the data of the molecular orientation state. The linear expansion coefficient is obtained through the method, and the hot warpage of the injection molded product is obtained by structural analysis.

しかしながら、特許文献4及び5に記載の方法では、各構成要素の物性値を得るために多大な実験、測定が必要である上、それを求める際の計算時間も多大となる。それにより、物性値を決定する際の計算に要するコストが膨大となっている。   However, the methods described in Patent Documents 4 and 5 require a great deal of experimentation and measurement in order to obtain the physical property values of the constituent elements, and the calculation time for obtaining them is also great. Thereby, the cost required for calculation when determining the physical property value is enormous.

特開平9−237267号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-237267 特開平7−304056号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-304056 特開2004−25796号公報JP 2004-25796 A 特開2011−758号公報JP 2011-758 A 特開2014−100879号公報JP 2014-1000087 A

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、構造解析が容易ではないと考えられている異方性樹脂成形体を構造解析するにあたり、構造解析の精度を高めるとともに、解析結果を短時間で、かつ、コンピュータにかかる負荷を大幅に軽減可能な構造解析用モデルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in the structural analysis of an anisotropic resin molded body that is considered to be difficult to analyze the structure, the accuracy of the structural analysis is improved. An object of the present invention is to provide a structural analysis model that can significantly reduce the load on the computer in a short time with the analysis result.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、異方性樹脂成形体と配向状態が異なる複数種類の仮想成形体を想定し、これら複数種類の仮想成形体の各々について、ポアソン比と線膨張率の少なくとも一方を含む物性情報を予め作成し、この物性情報を構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々に当てはめることで、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的に、本発明は、以下のものを提供する。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, assuming a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the anisotropic resin molded body, for each of the plurality of types of virtual molded bodies, physical property information including at least one of the Poisson's ratio and the linear expansion coefficient is previously stored. By creating and applying this physical property information to each of the plurality of second regions divided into elements for structural analysis, it has been found that the above problems can be solved, and the present invention has been completed. More specifically, the present invention provides the following.

[1]本発明は、異方性フィラーを含有する異方性樹脂成形体の構造解析を行うための構造解析用モデルを作成する構造解析用モデル作成方法であって、前記異方性樹脂成形体と配向状態が異なる複数種類の仮想成形体の各々について、下記式(1)で規定されるポアソン比と下記式(2)で規定される線膨張率との少なくとも一方を含む物性情報を作成する物性情報作成ステップと、前記異方性樹脂成形体の樹脂流動解析において要素分割された複数の第1領域の各々における第1領域配向状態を算出する第1領域配向状態算出ステップと、前記異方性樹脂成形体の構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索する探索ステップと、前記探索ステップで最も近いとされた第1領域における前記第1領域配向状態を各々の第2領域配向状態とする第2領域配向状態設定ステップと、前記物性情報を参照し、前記複数の第2領域の各々について、前記第2領域配向状態に応じた前記物性情報を各々の第2領域物性情報とする第2領域物性情報設定ステップとを含む、異方性樹脂成形体の構造解析用モデル作成方法である。
(1)
(式(1)において、
ν23は、対象材料の主軸方向に直交する2方向に対するポアソン比であり、
νは、対象材料に含まれる異方性フィラーのポアソン比であり、
νは、対象材料を構成する樹脂組成物のポアソン比であり、
は、対象材料に含まれる異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。)
(式(2)において、
ανは、対象材料の体積膨張率であり、
α11は、対象材料の主軸方向の線膨張率であり、
α22は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α33は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α22≧α33という関係を有する。)
[1] The present invention is a structural analysis model creation method for creating a structural analysis model for performing structural analysis of an anisotropic resin molded body containing an anisotropic filler, the anisotropic resin molding For each of a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the body, physical property information including at least one of the Poisson's ratio defined by the following formula (1) and the linear expansion coefficient defined by the following formula (2) is created. A physical property information creating step, a first region orientation state calculating step for calculating a first region orientation state in each of the plurality of first regions divided in the resin flow analysis of the anisotropic resin molding, A search step for searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions divided into elements for the structural analysis of the anisotropic resin molded body, and a search step that is closest in the search step 1 area A second region orientation state setting step in which the first region orientation state in the second region orientation state is set to each second region orientation state, and the physical property information is referred to, and each of the plurality of second regions is changed to the second region orientation state. And a second region physical property information setting step in which the corresponding physical property information is used as each second region physical property information.
(1)
(In Formula (1),
ν 23 is a Poisson's ratio to two directions orthogonal to the principal axis direction of the target material,
ν f is the Poisson's ratio of the anisotropic filler contained in the target material,
ν m is the Poisson's ratio of the resin composition constituting the target material,
Vf is the volume content of the anisotropic filler contained in the target material with respect to the target material. )
(In Formula (2),
α ν is the volume expansion coefficient of the target material,
α 11 is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the target material,
α 22 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 33 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 22 ≧ α 33 )

[2]また、本発明は、前記α11は、下記式(3)によって求められ、前記α22は、下記式(4)によって求められる、[1]に記載の構造解析用モデル作成方法である。
(式(3)において、
αは、完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、
αは、配向がランダム状態の仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、上記式(3)’で規定され、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
xは、配向度に対する各方向の非線形度を示すパラメーターである。)
(式(3)’において、ανは、対象材料の体積膨張率である。)
(式(4)において、
αは、完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
αは、配向がランダム状態の仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、下記式(4)’で規定され、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
xは、配向度に対する各方向の非線形度を示すパラメーターである。)
(式(4)’において、ανは、対象材料の体積膨張率である。)
[2] Further, the present invention provides the structural analysis model creation method according to [1], in which the α 11 is obtained by the following equation (3) and the α 22 is obtained by the following equation (4). is there.
(In Formula (3),
α s is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of a virtual anisotropic resin molded body that is completely oriented, that is, a virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1,
α r is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the virtual anisotropic resin molded body in which the orientation is random, and is defined by the above formula (3) ′,
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
x is a parameter indicating the degree of nonlinearity in each direction with respect to the degree of orientation. )
(In Formula (3) ′, α ν is the volume expansion coefficient of the target material.)
(In Formula (4),
α b is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the principal axis direction of a virtual anisotropic resin molded body that is completely oriented, that is, a virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1,
α r is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the virtual anisotropic resin molded body in which the orientation is random, and is defined by the following formula (4) ′.
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
x is a parameter indicating the degree of nonlinearity in each direction with respect to the degree of orientation. )
(In Expression (4) ′, α ν is the volume expansion coefficient of the target material.)

[3]また、本発明は、前記物性情報は、下記式(5)で規定される弾性率をさらに含む、[1]又は[2]に記載の構造解析用モデル作成方法である。
(式(5)において、
11は、対象材料の主軸方向の弾性率であり、

は、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率であり、
ζ11は、式(5)’で示される値であり、
ηは、式(5)’’で示される値であり、
は、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。)
(式(5)’において、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
L/dは、対象材料に含まれる異方性フィラーのアスペクト比である。)
(式(5)’’において、Eは、対象材料に含まれるフィラーの弾性率であり、Eは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率である。)
[3] The present invention is the structural analysis model creation method according to [1] or [2], wherein the physical property information further includes an elastic modulus defined by the following formula (5).
(In Formula (5),
E 11 is a principal axis direction of the elastic modulus of the target material,

Em is the elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material,
ζ 11 is a value represented by equation (5) ′,
η is a value represented by the formula (5) '',
Vf is the volume content of the anisotropic filler with respect to the target material. )
(In Formula (5) ′,
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
L / d is the aspect ratio of the anisotropic filler contained in the target material. )
(In Formula (5) ″, E f is the elastic modulus of the filler contained in the target material, and E m is the elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material.)

[4]また、本発明は、前記物性情報は、式(6)で規定されるせん断弾性率をさらに含む、[1]から[3]のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法である。
(式(6)において、
12は、対象材料の主軸方向のせん断弾性率であり、
は、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率であり、
ζ11は、式(6)’で示される値であり、
ηは、式(6)’’で示される値であり、
は、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。)
(式(6)’において、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
L/dは、対象材料に含まれる異方性フィラーのアスペクト比である。)
(式(6)’’において、Gは、対象材料に含まれるフィラーのせん断弾性率であり、Gは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率である。)
[4] Further, the present invention is the structural analysis model creation method according to any one of [1] to [3], wherein the physical property information further includes a shear elastic modulus defined by Expression (6). .
(In Formula (6),
G 12 is a principal axis direction of the shear modulus of the target material,
G m is the shear modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material,
ζ 11 is a value represented by equation (6) ′,
η g is a value represented by equation (6) ″,
Vf is the volume content of the anisotropic filler with respect to the target material. )
(In Formula (6) ′,
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
L / d is the aspect ratio of the anisotropic filler contained in the target material. )
(In Formula (6) ″, G f is the shear elastic modulus of the filler contained in the target material, and G m is the shear elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material.)

[5]また、本発明は、前記ανは、PVT樹脂特性解析によって得られる対象材料の体積膨張率の実測値である、[1]から[4]のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法である。 [5] Further, according to the present invention, the structural analysis model according to any one of [1] to [4], wherein α ν is an actual measurement value of a volume expansion coefficient of a target material obtained by PVT resin characteristic analysis. It is a creation method.

[6]また、本発明は、前記異方性樹脂成形体がウエルド部を含む、[1]から[5]のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法である。   [6] Further, the present invention is the structural analysis model creation method according to any one of [1] to [5], wherein the anisotropic resin molded body includes a weld portion.

[7]また、本発明は、前記探索ステップは、前記複数の第1領域の各々について第1重心位置を導出する第1重心位置導出ステップと、前記複数の第2領域の各々について第2重心位置を導出する第2重心位置導出ステップと、前記第2領域の各々について、前記第2重心位置から最も近い第1重心位置を探索し、前記第2重心位置から最も近い第1重心位置を有する第1領域を前記第2領域から最も近い第1領域とする最短第1領域設定ステップとを有する、[1]から[6]のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法である。   [7] In the present invention, the search step includes a first centroid position deriving step of deriving a first centroid position for each of the plurality of first areas, and a second centroid of each of the plurality of second areas. A second centroid position deriving step for deriving a position; and for each of the second regions, a first centroid position closest to the second centroid position is searched for, and the first centroid position closest to the second centroid position is provided. The method for creating a model for structural analysis according to any one of [1] to [6], further including a shortest first region setting step in which a first region is a first region closest to the second region.

[8]また、本発明は、前記配向状態は、対象材料の主軸方向の配向度であり、前記複数種類の仮想成形体は、前記配向度の範囲に応じて10種類以上1000種類以下の範囲で設定される、[1]から[7]のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法である。   [8] Further, in the present invention, the orientation state is an orientation degree in a principal axis direction of a target material, and the plurality of types of virtual molded bodies are in a range of 10 types to 1000 types according to the range of the orientation degree. The structural analysis model creation method according to any one of [1] to [7], set in step (1).

[9]また、本発明は、[1]から[8]のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法を使用して異方性樹脂成形体を構造解析する構造解析方法であって、前記異方性樹脂成形体について樹脂流動解析を行い、要素分割された前記複数の第1領域の各々における配向状態を算出するための配向状態算出基礎情報を含む第1領域配向情報を取得する第1領域配向情報取得ステップと、前記第1領域配向情報取得ステップとは別に、前記異方性樹脂成形体の構造解析のために前記異方性樹脂成形体を前記複数の第2領域に要素分割する構造解析用要素分割ステップと、前記第2領域配向状態の情報及び前記第2領域物性情報を含む構造解析モデル情報に基づいて前記異方性樹脂成形体の構造解析を行う構造解析ステップとを含み、前記第1領域配向状態算出ステップは、前記配向状態算出基礎情報に基づいて前記複数の第1領域の各々における配向状態に相当する第1領域配向状態を算出するステップであり、前記探索ステップは、前記構造解析用モデルにおける複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索するステップである、異方性樹脂成形体の構造解析方法である。   [9] Further, the present invention is a structural analysis method for structurally analyzing an anisotropic resin molded body using the structural analysis model creation method according to any one of [1] to [8], First to obtain first region orientation information including orientation state calculation basic information for performing resin flow analysis on the anisotropic resin molded body and calculating an orientation state in each of the plurality of first regions divided into elements Separately from the region orientation information acquisition step and the first region orientation information acquisition step, the anisotropic resin molded body is divided into the plurality of second regions for structural analysis of the anisotropic resin molded body. A structural analysis element splitting step; and a structural analysis step of performing structural analysis of the anisotropic resin molding based on structural analysis model information including information on the second region orientation state and the second region physical property information. , The first region The orientation state calculating step is a step of calculating a first region orientation state corresponding to an orientation state in each of the plurality of first regions based on the orientation state calculation basic information, and the searching step is for the structural analysis It is a structure analysis method of an anisotropic resin molding which is a step which searches for the 1st field nearest to the 2nd field about each of a plurality of 2nd fields in a model.

[10]また、本発明は、[9]に記載の構造解析方法を使用することで、前記異方性樹脂射出成形体の反り変形を予測する反り変形予測方法である。   [10] Further, the present invention is a warpage deformation prediction method for predicting warpage deformation of the anisotropic resin injection molded body by using the structural analysis method according to [9].

[11]また、本発明は、異方性フィラーを含有する異方性樹脂成形体の構造解析を行うための構造解析用モデルの作成をコンピュータに実行させるための構造解析用モデル作成プログラムであって、前記異方性樹脂成形体と配向状態が異なる複数種類の仮想成形体の各々について、下記式(1)で規定されるポアソン比と下記式(2)で規定される線膨張率との少なくとも一方を含む物性情報を作成する物性情報作成ステップと、前記異方性樹脂成形体の樹脂流動解析において要素分割された複数の第1領域の各々における第1領域配向状態を算出する第1領域配向状態算出ステップと、前記異方性樹脂成形体の構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索する探索ステップと、前記探索ステップで最も近いとされた第1領域における前記第1領域配向状態を各々の第2領域配向状態とする第2領域配向状態設定ステップと、前記物性情報を参照し、前記複数の第2領域の各々について、前記第2領域配向状態に応じた前記物性情報を各々の第2領域物性情報とする第2領域物性情報設定ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
(式(1)において、
ν23は、対象材料の主軸方向に直交する2方向に対するポアソン比であり、
νは、対象材料に含まれる異方性フィラーのポアソン比であり、
νは、対象材料を構成する樹脂組成物のポアソン比である。)
(式(2)において、
ανは、対象材料の体積膨張率であり、
α11は、対象材料の主軸方向の線膨張率であり、
α22は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α33は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α22≧α33 という関係を有する。)
[11] The present invention is a structural analysis model creation program for causing a computer to create a structural analysis model for structural analysis of an anisotropic resin molded body containing an anisotropic filler. For each of a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the anisotropic resin molded body, the Poisson's ratio defined by the following formula (1) and the linear expansion coefficient defined by the following formula (2) A physical property information creating step for creating physical property information including at least one, and a first region for calculating a first region orientation state in each of the plurality of first regions divided into elements in the resin flow analysis of the anisotropic resin molded body An orientation state calculation step, and a search step for searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions divided for the structural analysis of the anisotropic resin molding, A second region orientation state setting step in which the first region orientation state in the first region determined to be the closest in the search step is set to each second region orientation state, and the physical property information is referred to, the plurality of second regions A program for causing a computer to execute a second region physical property information setting step in which each physical property information corresponding to the second region orientation state is used as each second region physical property information for each region.
(In Formula (1),
ν 23 is a Poisson's ratio to two directions orthogonal to the principal axis direction of the target material,
ν f is the Poisson's ratio of the anisotropic filler contained in the target material,
ν m is the Poisson's ratio of the resin composition constituting the target material. )
(In Formula (2),
α ν is the volume expansion coefficient of the target material,
α 11 is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the target material,
α 22 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 33 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 22 ≧ α 33 )

本発明によると、異方性樹脂成形体を構造解析するにあたり、高精度の結果を短時間で得られるとともに、コンピュータにかかる負荷を大幅に軽減できる。   According to the present invention, in analyzing the structure of an anisotropic resin molded body, highly accurate results can be obtained in a short time, and the load on the computer can be greatly reduced.

本発明に係る異方性樹脂成形体の構造解析方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the structural analysis method of the anisotropic resin molding which concerns on this invention. 図1における構造解析用モデル作成ステップの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the model creation model for structural analysis in FIG. 図2における探索ステップの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the search step in FIG. 一連の解析プログラムを実現するためのハードウェア資源の一例を示す。An example of hardware resources for realizing a series of analysis programs is shown. 樹脂流動解析における要素分割後の試験片Aの形状を示す。The shape of the test piece A after element division in the resin flow analysis is shown. 樹脂流動解析によって得られる試験片Aにおける異方性フィラーの配向方向分布を示す。The orientation direction distribution of the anisotropic filler in the test piece A obtained by resin flow analysis is shown. 構造解析を行うために要素分割した後の試験片Aの形状を示す。The shape of the test piece A after dividing into elements for structural analysis is shown. 流動解析によって得られる試験片Aにおける異方性フィラーの配向方向分布を、構造解析の用に供する有限要素分割モデルに当てはめたときの例を示す。An example is shown in which the orientation direction distribution of the anisotropic filler in the test piece A obtained by the flow analysis is applied to a finite element division model used for structural analysis. 試験片Aを実施例1の手法にて構造解析したときに得られる試験片Aの主応力分布を示す。The principal stress distribution of the test piece A obtained when the test piece A is structurally analyzed by the method of Example 1 is shown. 試験片Bを比較例1の手法にて構造解析したときに得られる試験片Aの主応力分布を示す。The principal stress distribution of the test piece A obtained when the structure of the test piece B is analyzed by the method of Comparative Example 1 is shown. 樹脂流動解析における要素分割後の試験片Bの形状を示す。The shape of the test piece B after the element division in the resin flow analysis is shown. 樹脂流動解析によって得られる試験片Bにおける異方性フィラーの配向方向分布を示す。The orientation direction distribution of the anisotropic filler in the test piece B obtained by resin flow analysis is shown. 構造解析を行うために要素分割した後の試験片Bの形状を示す。The shape of the test piece B after dividing into elements for structural analysis is shown. ガラス繊維30重量%含有強化ポリブチレンテレフタレートの温度と比容積との関係を示す。The relationship between the temperature and specific volume of reinforced polybutylene terephthalate containing 30% by weight of glass fiber is shown. 流動解析によって得られる試験片Bにおける異方性フィラーの配向方向分布を、構造解析の用に供する有限要素分割モデルに当てはめたときの例を示す。An example when the orientation direction distribution of the anisotropic filler in the specimen B obtained by the flow analysis is applied to a finite element division model used for structural analysis is shown. 試験片Bにおいて線膨張率を評価した位置を示す。The position which evaluated the linear expansion coefficient in the test piece B is shown. 試験片Bを実施例2の手法にて構造解析したときに得られる試験片Aの主応力分布を示す。The principal stress distribution of the test piece A obtained when the structure of the test piece B is analyzed by the method of Example 2 is shown. 試験片Bを比較例2の手法にて構造解析したときに得られる試験片Aの主応力分布を示す。The principal stress distribution of the test piece A obtained when the structure of the test piece B is analyzed by the method of Comparative Example 2 is shown.

以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and may be implemented with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. can do.

<異方性樹脂成形体の構造解析方法>
図1は、本発明に係る異方性樹脂成形体の構造解析方法の一例を示すフローチャートである。本発明に係る構造解析方法は、異方性フィラーを含有する異方性樹脂成形体について樹脂流動解析を行い、要素分割された複数の第1領域の各々における配向状態を算出するための配向状態算出基礎情報を含む第1領域配向情報を取得する第1領域配向情報取得ステップ(S1)と、第1領域配向情報取得ステップ(S1)とは別に、異方性樹脂成形体の構造解析のために異方性樹脂成形体を複数の第2領域に要素分割する構造解析用要素分割ステップ(S2)と、異方性樹脂成形体の構造解析を行うための構造解析用モデルを作成する構造解析用モデル作成ステップ(S3)と、構造解析モデルに基づいて異方性樹脂成形体の構造解析を行う構造解析ステップ(S4)とを含む。
<Structural analysis method of anisotropic resin molding>
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for analyzing the structure of an anisotropic resin molded body according to the present invention. The structural analysis method according to the present invention is an orientation state for performing resin flow analysis on an anisotropic resin molded body containing an anisotropic filler and calculating an orientation state in each of a plurality of first regions divided into elements. Separately from the first region orientation information acquisition step (S1) for acquiring the first region orientation information including the calculation basic information and the first region orientation information acquisition step (S1), for structural analysis of the anisotropic resin molded body A structural analysis element dividing step (S2) for dividing the anisotropic resin molded body into a plurality of second regions, and a structural analysis for creating a structural analysis model for performing the structural analysis of the anisotropic resin molded body Model creation step (S3) and a structural analysis step (S4) for performing a structural analysis of the anisotropic resin molding based on the structural analysis model.

〔第1領域配向情報取得ステップ(S1)〕
まず、第1領域配向情報取得ステップ(S1)について説明する。異方性樹脂成形体の配向状態を取得するにあたり、X線CT等を用いて、射出成形等の加工によって得られる実際の異方性樹脂成形体を観察することによって取得することも考えられる。しかしながら、試作の前段階である設計段階にある場合、実際の異方性樹脂成形体が試作されていないことから、配向状態を実測するのは難しい。そのため、樹脂流動解析を用い、要素分割された複数の第1領域の各々における配向状態をシミュレートするのが好ましい。
[First Region Orientation Information Acquisition Step (S1)]
First, the first region orientation information acquisition step (S1) will be described. In obtaining the orientation state of the anisotropic resin molded body, it may be obtained by observing an actual anisotropic resin molded body obtained by processing such as injection molding using X-ray CT or the like. However, in the design stage, which is the pre-trial stage, it is difficult to actually measure the orientation state because an actual anisotropic resin molded body has not been prototyped. Therefore, it is preferable to simulate the orientation state in each of the plurality of first regions divided into elements by using resin flow analysis.

樹脂流動解析の手法は特に限定されるものでなく、例えば、有限要素法を用いた樹脂流動解析等が挙げられる。有限要素法を用いた樹脂流動解析により配向状態を取得する場合、異方性樹脂成形体の肉厚方向に対し、5分割以上で要素分割することが好ましい。要素分割の程度が4分割以下である場合、肉厚方向の繊維配向が平均化され、構造解析の精度が低下し得るため、好ましくない。   The method of resin flow analysis is not particularly limited, and examples thereof include resin flow analysis using a finite element method. When obtaining the orientation state by resin flow analysis using the finite element method, it is preferable to divide the element into five or more parts in the thickness direction of the anisotropic resin molded body. When the degree of element division is 4 or less, the fiber orientation in the thickness direction is averaged, and the accuracy of the structural analysis can be lowered, which is not preferable.

配向状態の種類は特に限定されるものでなく、例えば、配向度、配向方向等が挙げられる。   The kind of orientation state is not specifically limited, For example, an orientation degree, an orientation direction, etc. are mentioned.

配向度に関する配向度情報は、通常3×3のマトリクスにて表現される。このマトリクスから、3方向の固有ベクトル、固有値を求める。それぞれの固有ベクトルから配向方向が得られる。またそれぞれの固有値から配向度が得られる。   Orientation degree information relating to the degree of orientation is usually expressed in a 3 × 3 matrix. From this matrix, eigenvectors and eigenvalues in three directions are obtained. The orientation direction is obtained from each eigenvector. Further, the degree of orientation can be obtained from each eigenvalue.

必須ではないが、射出成型の際に2点ゲートを用いると、ウエルドが発生し、ウエルド部に応力が集中するため、異方性樹脂成形体がウエルド部を含むものとしてモデル化することが好ましい。   Although it is not essential, if a two-point gate is used during injection molding, welds occur and stress concentrates on the welds. Therefore, it is preferable to model the anisotropic resin molded product as including the welds. .

また、流動解析の精度、ひいては、構造解析の最終的な精度を高めるため、ゲート、ランナー、インサート部等についてもモデル化することが好ましい。   In addition, it is preferable to model the gate, runner, insert portion and the like in order to increase the accuracy of the flow analysis and, consequently, the final accuracy of the structural analysis.

〔構造解析用要素分割ステップ(S2)〕
続いて、構造解析用要素分割ステップ(S2)について説明する。構造解析用要素分割ステップ(S2)は、第1領域配向情報取得ステップ(S1)とは別に、異方性樹脂成形体の構造解析のために異方性樹脂成形体を複数の第2領域に要素分割するステップである。
[Structural analysis element division step (S2)]
Next, the structural analysis element dividing step (S2) will be described. The structural analysis element dividing step (S2) separates the anisotropic resin molded body into a plurality of second regions for structural analysis of the anisotropic resin molded body separately from the first region orientation information acquisition step (S1). This is the step of element division.

構造解析用要素分割ステップ(S2)は、第1領域配向情報取得ステップ(S1)での要素分割とは別に要素分割を行うものであれば特に限定されるものでなく、第1領域配向情報取得ステップ(S1)の後に行ってもよいし、第1領域配向情報取得ステップ(S1)の前に行ってもよいし、第1領域配向情報取得ステップ(S1)と並行して行ってもよい。   The element division step for structural analysis (S2) is not particularly limited as long as it performs element division separately from the element division in the first region orientation information acquisition step (S1), and the first region orientation information is obtained. It may be performed after step (S1), may be performed before the first region orientation information acquisition step (S1), or may be performed in parallel with the first region orientation information acquisition step (S1).

要素分割する手法は特に限定されるものでない。一例として、まず、CADインターフェース等を利用して、異方性樹脂成形体の形状をパソコン等に取り込むか、あるいは、CADシステムにより異方性樹脂成形体の形状を作成し、モデル化範囲を設定する。次いで、要素分割プリプロセッサ等で有限要素法等の要素分割を行うことで異方性樹脂成形体を複数の領域に分割する。   The method for dividing the element is not particularly limited. As an example, first, import the shape of the anisotropic resin molding into a personal computer using a CAD interface or the like, or create the shape of the anisotropic resin molding using a CAD system and set the modeling range. To do. Next, the anisotropic resin molded body is divided into a plurality of regions by performing element division such as a finite element method with an element division preprocessor or the like.

要素の形状は特に限定されるものでなく、四面体1次要素、四面体2次要素、六面体1次要素、六面体2次要素等が選択可能であり、有限要素法ソフトウェアの仕様、計算するコンピュータシステムの仕様、計算コスト等に応じて適宜選択すればよい。   The shape of the element is not particularly limited, and a tetrahedral primary element, a tetrahedral secondary element, a hexahedral primary element, a hexahedral secondary element, and the like can be selected. What is necessary is just to select suitably according to the specification of a system, calculation cost, etc.

要素の数も特に限定されるものでなく、計算精度、計算時間等を考慮して適宜選択すればよい。   The number of elements is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of calculation accuracy, calculation time, and the like.

〔構造解析用要素分割ステップ(S3)〕
構造解析用モデル作成ステップ(S3)は、異方性樹脂成形体の構造解析を行うための予備段階として構造解析用モデルを作成するステップである。以下、図2を参照しながら、構造解析用モデル作成ステップ(S3)を詳しく説明する。
[Structural analysis element division step (S3)]
The structural analysis model creation step (S3) is a step of creating a structural analysis model as a preliminary stage for performing the structural analysis of the anisotropic resin molded body. Hereinafter, the structural analysis model creation step (S3) will be described in detail with reference to FIG.

図2は、図1における構造解析用モデル作成ステップ(S3)の一例を示すフローチャートであり、本発明に係る構造解析用モデル作成方法に相当する。構造解析用モデル作成ステップ(S3)は、異方性樹脂成形体と配向状態が異なる複数種類の仮想成形体の各々について、所定のポアソン比及び所定の線膨張率の少なくとも一方を含む物性情報を作成する物性情報作成ステップ(S31)と、異方性樹脂成形体の樹脂流動解析において要素分割された複数の第1領域の各々における第1領域配向状態を算出する第1領域配向状態算出ステップ(S32)と、異方性樹脂成形体の構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索する探索ステップ(S33)と、探索ステップ(S33)で最も近いとされた第1領域における第1領域配向状態を各々の第2領域配向状態とする第2領域配向状態設定ステップ(S34)と、物性情報を参照し、複数の第2領域の各々について、第2領域配向状態に応じた物性情報を各々の第2領域物性情報とする第2領域物性情報設定ステップ(S35)とを含んで構成される。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of the structural analysis model creation step (S3) in FIG. 1, and corresponds to the structural analysis model creation method according to the present invention. The structural analysis model creation step (S3) includes physical property information including at least one of a predetermined Poisson's ratio and a predetermined linear expansion coefficient for each of a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the anisotropic resin molded body. A physical property information creation step (S31) to be created, and a first region orientation state calculation step for calculating a first region orientation state in each of the plurality of first regions divided in the resin flow analysis of the anisotropic resin molded body ( S32), a search step (S33) for searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions divided for the structural analysis of the anisotropic resin molded body, and a search step A second region alignment state setting step (S34) in which the first region alignment state in the first region determined to be the closest in (S33) is set to each second region alignment state, and see physical property information , For each of a plurality of second regions, and a second region property information setting step (S35) and include that the property information corresponding to the second region alignment state and the second region property information for each.

[物性情報作成ステップ(S31)]
物性情報作成ステップ(S31)は、配向度等で例示される配向状態に応じた物性情報(機械物性値)を予め作成するステップであり、具体的には、異方性樹脂成形体と配向状態は異なるが、異方性樹脂成形体を構成する樹脂の組成や樹脂成形体の形状等、他の条件は同一である複数種類の仮想成形体の各々について、下記式(1)で規定されるポアソン比と下記式(2)で規定される線膨張率との少なくとも一方を含む物性情報を作成するステップである。物性情報(機械物性値)を予め作成することにより、入力する物性情報の確認、修正が容易となるという利点がある。
[Physical property information creation step (S31)]
The physical property information creation step (S31) is a step of creating physical property information (mechanical property values) corresponding to the orientation state exemplified by the degree of orientation in advance, specifically, the anisotropic resin molded body and the orientation state. Although different from each other, each of a plurality of types of virtual molded bodies having the same other conditions such as the composition of the resin constituting the anisotropic resin molded body and the shape of the resin molded body is defined by the following formula (1). This is a step of creating physical property information including at least one of the Poisson's ratio and the linear expansion coefficient defined by the following formula (2). By creating the physical property information (mechanical property value) in advance, there is an advantage that confirmation and correction of the input physical property information can be facilitated.

物性情報の作成情報は特に限定されるものでなく、剛性マトリクスを構成する物性情報を作成する場合、Halpin−Tsai式を元に、一部を改良したモデルを用いることが挙げられる。また、作成された物性情報は、ハードディスク、メモリ等に例示される、ハードウェアの記録領域に格納される。   The creation information of the physical property information is not particularly limited, and when creating the physical property information constituting the rigidity matrix, it is possible to use a model that is partially improved based on the Halpin-Tsai equation. The created physical property information is stored in a hardware recording area exemplified by a hard disk, a memory, and the like.

式(1)において、ν23は、対象材料の主軸方向に直交する2方向に対するポアソン比である。また、νは、対象材料に含まれる異方性フィラーのポアソン比である。また、νは、対象材料を構成する樹脂組成物のポアソン比である。また、Vは、対象材料に含まれる異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。 In Expression (1), ν 23 is a Poisson's ratio with respect to two directions orthogonal to the principal axis direction of the target material. Further, ν f is the Poisson's ratio of the anisotropic filler contained in the target material. Further, ν m is the Poisson's ratio of the resin composition that constitutes the target material. V f is the volume content of the anisotropic filler contained in the target material with respect to the target material.

本発明では、ポアソン比を求める方法を改良している。一般的に、各方向のポアソン比を実験的に求める手法として、特開2009−128033号公報に記載の手法等が知られているが、配向度依存性を求めることは極めて困難であるため、実際はモデル計算等で求めている。その際、算出方法によっては実際に不可能な値となりやすい。その場合、正定値が負となり、構造解析ソフトウェアによっては計算自体が不可能になる場合がある。式(1)を採用することで、材料物性における正定値が正になりやすくなるため、汎用構造計算ソフトウェアの取扱いが容易になる利点がある。   In the present invention, the method for obtaining the Poisson's ratio is improved. In general, as a method for experimentally determining the Poisson's ratio in each direction, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-128033 is known, but it is extremely difficult to determine the orientation degree dependency. Actually, it is obtained by model calculation. At that time, depending on the calculation method, it tends to be an actually impossible value. In this case, the positive definite value becomes negative, and calculation itself may be impossible depending on the structure analysis software. By adopting the formula (1), a positive definite value in the material physical property is likely to be positive, and thus there is an advantage that the general-purpose structural calculation software can be easily handled.

式(2)において、ανは、対象材料の体積膨張率である。また、α11は、対象材料の主軸方向の線膨張率である。また、α22、α33は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、α22≧α33という関係性がある。 In the formula (2), α ν is a volume expansion coefficient of the target material. Α 11 is the linear expansion coefficient of the target material in the principal axis direction. Further, α 22 and α 33 are linear expansion coefficients in a direction orthogonal to the material principal axis direction, and have a relationship of α22 ≧ α33.

式(2)において、計算に各方向の線膨張率と体積膨張率との関係を用いたが、この関係を満たさないと、体積の膨張・収縮量と各方向の膨張・収縮量が矛盾する。しかしながら、線膨張率を求める方式にて一般的なSchaperyモデル、Hashin−Shtrikmanモデル等ではこの関係を必ずしも満たさないため、計算結果の精度が悪い原因になっていた。   In formula (2), the relationship between the linear expansion coefficient and the volume expansion coefficient in each direction was used for the calculation. If this relationship is not satisfied, the volume expansion / contraction amount contradicts the expansion / contraction amount in each direction. . However, the general Schapery model, the Hashin-Shtrikman model, etc. do not always satisfy this relationship in the method for obtaining the linear expansion coefficient, which has caused the accuracy of the calculation result to be poor.

α11は、下記式(3)によって求められることが好ましく、α22は、下記式(4)によって求められることが好ましい。
α 11 is preferably obtained by the following equation (3), and α 22 is preferably obtained by the following equation (4).

式(3)において、αは、完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率である。また、αは、配向がランダム状態の仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、式(3)’で規定される。λ11は、対象材料の主軸方向の配向度である。xは、配向度に対する各方向の非線形度を示すパラメーターである。 In the formula (3), α s is a linear expansion coefficient in the main axis direction of a virtual anisotropic resin molded body having a complete orientation, that is, a virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1. Further, α r is a linear expansion coefficient in the principal axis direction of the virtual anisotropic resin molded body in which the orientation is random, and is defined by the expression (3) ′. λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction. x is a parameter indicating the degree of nonlinearity in each direction with respect to the degree of orientation.

また、式(3)’において、ανは、対象材料の体積膨張率である。 Moreover, in Formula (3) ', (alpha) v is the volume expansion coefficient of object material.

式(4)において、αは、完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向に直交する方向の線膨張率である。αは、配向がランダム状態の仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、式(4)’で規定される。λ11は、対象材料の主軸方向の配向度である。xは、配向度に対する各方向の非線形度を示すパラメーターである。 In the formula (4), α b is a linear expansion coefficient in a direction perpendicular to the principal axis direction of a virtual anisotropic resin molded body having a complete orientation, that is, a virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1. α r is a linear expansion coefficient in the principal axis direction of the virtual anisotropic resin molded body in which the orientation is in a random state, and is defined by Expression (4) ′. λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction. x is a parameter indicating the degree of nonlinearity in each direction with respect to the degree of orientation.

また、式(4)’において、ανは、対象材料の体積膨張率である。 Further, in the formula (4) ′, α ν is a volume expansion coefficient of the target material.

本発明の実施形態では、仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の配向度に応じて連続的に材料物性値を与えるのではなく、区分的に扱う。具体的に、仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の配向度λ11は、1/3以上1以下の値をとり得るため、例えば、λ11が0.9以上1以下の範囲内にある場合を一種類の材料物性を持つものとする。この区分については、区間が細かいほど連続的になり、解析精度がより高まるが、区分数が多くなるため、材料物性の確認/変更は困難になる。構造解析での解析精度、及び材料物性の確認/変更の容易性の双方を考慮すると、複数種類の仮想成形体は、前記配向度の範囲に応じて10種類以上1000種類以下の範囲で設定されることが好ましい。 In the embodiment of the present invention, material property values are not continuously given according to the degree of orientation of the virtual anisotropic resin molded body in the principal axis direction, but are handled piecewise. Specifically, since the orientation degree λ 11 in the principal axis direction of the virtual anisotropic resin molded body can take a value of 1/3 or more and 1 or less, for example, λ 11 is in the range of 0.9 or more and 1 or less. The case shall have one kind of material property. As for this section, the smaller the section, the more continuous and the higher the analysis accuracy. However, since the number of sections increases, confirmation / change of material properties becomes difficult. In consideration of both analysis accuracy in structural analysis and ease of confirmation / change of material properties, a plurality of types of virtual molded bodies are set in a range of 10 to 1000 types according to the range of the degree of orientation. It is preferable.

物性情報として、上記式(1)で表されるポアソン比、及び式(2)で表される線膨張率のほか、下記式(5)で規定される弾性率、下記式(6)で規定されるせん断弾性率等が挙げられる。   As physical property information, in addition to the Poisson's ratio represented by the above formula (1) and the linear expansion coefficient represented by the formula (2), the elastic modulus defined by the following formula (5), defined by the following formula (6) Shear modulus of elasticity and the like.

式(5)において、E11は、対象材料の主軸方向の弾性率であり、Eは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率であり、ζ11は、式(5)’で示される値であり、ηは、式(5)’’で示される値であり、Vは、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。 In Equation (5), E 11 is the elastic modulus in the principal axis direction of the target material, E m is the elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material, and ζ 11 is ) ′, Η is a value represented by the formula (5) ″, and V f is a volume content of the anisotropic filler with respect to the target material.

式(5)’において、λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、L/dは、対象材料に含まれる異方性フィラーのアスペクト比である。 In Formula (5) ′, λ 11 is the degree of orientation in the principal axis direction of the target material, and L / d is the aspect ratio of the anisotropic filler contained in the target material.

式(5)’’において、Eは、対象材料に含まれるフィラーの弾性率であり、Eは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率である。 In Formula (5) ″, E f is the elastic modulus of the filler contained in the target material, and E m is the elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material.

式(6)において、G12は、対象材料の主軸方向のせん断弾性率であり、Gは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率であり、ζ11は、式(6)’で示される値であり、ηは、式(6)’’で示される値であり、Vは、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。 In the formula (6), G 12 is the main axis of the shear modulus of the subject material, G m is the shear modulus of the molded article comprising the resin composition constituting the target material, zeta 11 has the formula (6) ′, η g is a value represented by the formula (6) ″, and V f is a volume content of the anisotropic filler with respect to the target material.

式(6)’において、λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、L/dは、対象材料に含まれる異方性フィラーのアスペクト比である。 In Equation (6) ′, λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction, and L / d is the aspect ratio of the anisotropic filler contained in the target material.

式(6)’’において、Gは、対象材料に含まれるフィラーのせん断弾性率であり、Gは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率である。 In Formula (6) ″, G f is the shear modulus of the filler contained in the target material, and G m is the shear modulus of the molded body made of the resin composition that constitutes the target material.

式(5)’及び式(6)’に関し、配向度等で例示される配向状態を元に弾性率等を求める手法は、これまでも均質化法として知られている。しかしながら、均質化法は、弾性率等を求める際の計算方法が複雑であるため、計算エラー、プログラムコーディングエラー等を生じ得る。計算手順、計算プログラム作成を容易にするため、微小領域における配向度を考慮できるモデルとして、上記の式(5)’及び式(6)’を採用することが好ましい。   With respect to the formula (5) ′ and the formula (6) ′, a technique for obtaining the elastic modulus and the like based on the orientation state exemplified by the orientation degree and the like has been known as a homogenization method. However, since the homogenization method has a complicated calculation method for obtaining the elastic modulus and the like, a calculation error, a program coding error, and the like may occur. In order to facilitate the calculation procedure and the creation of the calculation program, it is preferable to employ the above formulas (5) ′ and (6) ′ as a model that can take into account the degree of orientation in a microscopic region.

式(5)’及び式(6)’において、アスペクト比L/dは、実測値を採用することが好ましいが、異方性樹脂成型体に含まれるフィラーのアスペクト比は、フィラーの破損等により分布があるとともに、射出成型前の状態からは変化する。したがって、式(5)’及び式(6)’の運用に関しては、アスペクト比をパラメーターとして扱ってもよい。   In the formula (5) ′ and the formula (6) ′, it is preferable to adopt an actual measurement value for the aspect ratio L / d. However, the aspect ratio of the filler contained in the anisotropic resin molded body depends on the damage of the filler and the like. It has a distribution and changes from the state before injection molding. Therefore, the aspect ratio may be treated as a parameter for the operation of the expressions (5) ′ and (6) ′.

その他、物性情報として、以下の式(7)から式(9)を例示できる。   In addition, as physical property information, the following formulas (7) to (9) can be exemplified.

式(7)において、ν12及びν13は、対象材料の主軸方向に直交する方向に対するポアソン比である。また、Vは、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率であり、νは、対象材料に含まれる異方性フィラーのポアソン比である。また、Vは、樹脂組成物の対象材料に対する体積含有率であり、νは、対象材料を構成する樹脂組成物のポアソン比である。 In Expression (7), ν 12 and ν 13 are Poisson's ratios to the direction orthogonal to the principal axis direction of the target material. V f is the volume content of the anisotropic filler with respect to the target material, and ν f is the Poisson's ratio of the anisotropic filler included in the target material. V m is the volume content of the resin composition with respect to the target material, and ν m is the Poisson's ratio of the resin composition constituting the target material.

式(8−1)及び式(8−2)において、E22及びE33は、対象材料の主軸方向に直交する方向の弾性率であり、Eは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率である。また、ζ22は、2であり、ηは、上記式(5)’’で示される値であり、Vは、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。 In Formula (8-1) and Formula (8-2), E 22 and E 33 are elastic moduli in a direction orthogonal to the principal axis direction of the target material, and E m is from the resin composition constituting the target material. It is an elastic modulus of a formed product. Also, ζ 22 is 2, η is a value represented by the above formula (5) ″, and V f is a volume content of the anisotropic filler with respect to the target material.

式(9−1)及び式(9−2)において、G23は、対象材料の主軸方向に直交する方向のせん断弾性率であり、Gは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率である。また、ζ22は、2であり、ηは、式(6)’’で示される値であり、Vは、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。 In the formula (9-1) and formula (9-2), G 23 is the direction of the shear modulus perpendicular to the main axis direction of the subject material, G m is made of a resin composition constituting the target material forming This is the shear modulus of the body. Further, ζ 22 is 2, η g is a value represented by the formula (6) ″, and V f is a volume content of the anisotropic filler with respect to the target material.

[第1領域配向状態算出ステップ(S32)]
第1領域配向状態算出ステップ(S32)は、異方性樹脂成形体の樹脂流動解析において要素分割された複数の第1領域の各々における第1領域配向状態を算出するステップである。本実施形態では、配向状態が配向方向及び配向度であるものとして説明するが、これに限るものではない。
[First Region Orientation State Calculation Step (S32)]
A 1st area | region orientation state calculation step (S32) is a step which calculates the 1st area | region orientation state in each of the some 1st area | region divided into the element in the resin flow analysis of an anisotropic resin molding. In the present embodiment, the alignment state is described as the alignment direction and the alignment degree, but is not limited thereto.

配向度に関する配向度情報は、通常3×3のマトリクスにて表現される。このマトリクスから、固有ベクトル、固有値を求める。固有ベクトルから配向方向が得られる。また固有値から配向度が得られる。固有ベクトルの3方向を座標系に変換し、後のステップにて各要素に与える。また、配向度に応じて物性情報作成ステップ(S31)にて得られた物性情報を後のステップにて各要素に設定する。これらの設定は、構造解析の前後において確認しやすいため、物性設定における不具合を確認しやすくなるという効果がある。   Orientation degree information relating to the degree of orientation is usually expressed in a 3 × 3 matrix. From this matrix, eigenvectors and eigenvalues are obtained. The orientation direction is obtained from the eigenvector. The degree of orientation can be obtained from the eigenvalue. The three directions of the eigenvector are converted into a coordinate system and given to each element in a later step. Further, the physical property information obtained in the physical property information creation step (S31) is set in each element in a later step according to the degree of orientation. Since these settings can be easily confirmed before and after the structural analysis, there is an effect that it is easy to confirm a defect in the physical property setting.

[探索ステップ(S33)]
探索ステップ(S33)は、異方性樹脂成形体の構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索するステップである。探索ステップ(S33)の態様は特に限定されるものでないが、例えば、図3に示すように、複数の第1領域の各々について第1重心位置を導出する第1重心位置導出ステップ(S331)と、複数の第2領域の各々について第2重心位置を導出する第2重心位置導出ステップ(S332)と、第2領域の各々について、第2重心位置から最も近い第1重心位置を探索し、第2重心位置から最も近い第1重心位置を有する第1領域を第2領域から最も近い第1領域とする最短第1領域設定ステップ(S333)とを有する態様を例示できる。
[Search Step (S33)]
The searching step (S33) is a step of searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions divided into elements for the structural analysis of the anisotropic resin molded body. The mode of the search step (S33) is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 3, a first centroid position deriving step (S331) for deriving a first centroid position for each of the plurality of first regions; A second barycentric position deriving step (S332) for deriving a second barycentric position for each of the plurality of second areas, and searching for the first barycentric position closest to the second barycentric position for each of the second areas, A mode having a shortest first region setting step (S333) in which the first region having the first centroid position closest to the two centroid positions is set as the first region closest to the second region can be exemplified.

(第1重心位置導出ステップ(S331))
図3を参照しながら、探索ステップ(S33)の具体例について説明する。第1重心位置導出ステップ(S331)では、第1領域配向情報取得ステップ(S1)にて計算に用いた第1領域に係る要素毎に、要素を構成する節点の位置から第1重心位置を求める。第1重心位置は、次に計算する構造解析用モデルの第2重心位置と比較される。
(First gravity center derivation step (S331))
A specific example of the search step (S33) will be described with reference to FIG. In the first center-of-gravity position deriving step (S331), the first center-of-gravity position is obtained from the position of the node constituting the element for each element related to the first region used in the calculation in the first region orientation information acquisition step (S1). . The first centroid position is compared with the second centroid position of the structural analysis model to be calculated next.

(第2重心位置導出ステップ(S332))
第2重心位置導出ステップ(S332)では、第1重心位置導出ステップ(S331)と同様に、構造解析用要素分割ステップ(S2)で分割された第2領域の要素毎に、要素を構成する節点の位置から重心位置を求める。
(Second center of gravity position deriving step (S332))
In the second centroid position deriving step (S332), as in the first centroid position deriving step (S331), the nodes constituting the elements for each element of the second region divided in the structural analysis element dividing step (S2) The position of the center of gravity is obtained from the position of.

(最短第1領域設定ステップ(S333))
最短第1領域設定ステップ(S333)では、構造解析用要素分割ステップ(S2)で分割された第2領域の要素毎に、第2重心位置導出ステップ(S332)で求めた第2重心位置と、第1重心位置導出ステップ(S331)で求めた第1重心位置との間の距離を計算し、最も近い位置の情報を当てはめる。この最短第1領域設定ステップ(S333)を終えると、図2の第2領域配向状態設定ステップ(S34)に移る。
(Shortest first area setting step (S333))
In the shortest first region setting step (S333), for each element of the second region divided in the structural analysis element dividing step (S2), the second center of gravity position obtained in the second center of gravity position deriving step (S332), The distance from the first centroid position obtained in the first centroid position derivation step (S331) is calculated, and the closest position information is applied. When the shortest first region setting step (S333) is completed, the process proceeds to the second region orientation state setting step (S34) in FIG.

[第2領域配向状態設定ステップ(S34)]
図2に戻る。第2領域配向状態設定ステップ(S34)は、探索ステップ(S33)で最も近いとされた第1領域における第1領域配向状態を各々の第2領域配向状態とするステップである。この方式の場合、第1領域配向情報取得ステップ(S1)にて用いた樹脂流動解析での要素分割が粗く、構造解析用要素分割ステップ(S2)で分割された第2領域の要素の第2重心位置に第1領域配向情報取得ステップ(S1)にて用いた第1領域に係る要素がない場合でも、第1領域配向状態の情報を第2領域に当てはめることができる。
[Second Region Orientation State Setting Step (S34)]
Returning to FIG. The second region orientation state setting step (S34) is a step in which the first region orientation state in the first region determined to be the closest in the search step (S33) is set as each second region orientation state. In the case of this method, the element division in the resin flow analysis used in the first region orientation information acquisition step (S1) is rough, and the second of the elements in the second region divided in the structural analysis element division step (S2). Even when there is no element related to the first region used in the first region orientation information acquisition step (S1) at the center of gravity position, the information on the first region orientation state can be applied to the second region.

この方式に従えば、要素分割状態によらず第1領域配向状態の情報を第2領域に当てはめることが可能である。この当てはめは、要素の形状関数を用いて配向状態の情報を補間して求めることも可能であるが、要素分割が異なる場合には補間できない状況になる場合があるため、配向状態の情報を求める際の情報密度、構造解析の要素分割に制約が生じる場合があり、その制約により、構造解析自体の精度に影響を及ぼす場合がある。   According to this method, it is possible to apply the information on the first region orientation state to the second region regardless of the element division state. This fitting can be obtained by interpolating the orientation state information using the shape function of the element, but if the element division is different, there may be a situation where the interpolation cannot be performed, so the orientation state information is obtained. In some cases, restrictions are imposed on the information density and the element division of the structural analysis, and the restrictions may affect the accuracy of the structural analysis itself.

[第2領域物性情報設定ステップ(S35)]
第2領域物性情報設定ステップ(S35)は、物性情報作成ステップ(S31)で予め作成され、ハードウェアの記録領域に格納されている物性情報を参照し、複数の第2領域の各々について、第2領域配向状態に応じた物性情報を各々の第2領域物性情報とするステップである。このステップでは、第2領域配向状態設定ステップ(S34)にて求めた第2領域配向状態の情報に基づいた座標系、及び配向度に応じた材料物性を構造解析の要素として設定する。この第2領域物性情報設定ステップ(S35)を終えると、構造解析の実行が可能になるため、図1の構造解析ステップ(S4)に移る。
[Second Area Physical Property Information Setting Step (S35)]
The second area physical property information setting step (S35) refers to the physical property information created in advance in the physical property information creating step (S31) and stored in the recording area of the hardware. In this step, the physical property information corresponding to the two-region orientation state is used as the second region physical property information. In this step, the coordinate system based on the information on the second region orientation state obtained in the second region orientation state setting step (S34) and the material properties corresponding to the degree of orientation are set as structural analysis elements. When this second region property information setting step (S35) is completed, the structure analysis can be executed, and the process proceeds to the structure analysis step (S4) in FIG.

〔構造解析ステップ(S4)〕
構造解析ステップ(S4)は、構造解析モデルに基づいて異方性樹脂成形体の構造解析を行うステップである。このステップでは、第2領域配向状態設定ステップ(S34)にて設定した第2領域配向状態の情報と、第2領域物性情報設定ステップ(S35)にて設定した第2領域物性情報とを含む構造解析モデル情報を用い、構造解析ソフトウェアのプログラムを実行して構造解析を実行する。構造解析における拘束条件、荷重条件、計算条件等の各種条件は、構造解析ソフトェアの仕様にしたがえばよく、特に限定されない。
[Structural analysis step (S4)]
The structural analysis step (S4) is a step of performing structural analysis of the anisotropic resin molded body based on the structural analysis model. In this step, a structure including information on the second region orientation state set in the second region orientation state setting step (S34) and second region property information set in the second region property information setting step (S35) Using the analysis model information, the structural analysis software program is executed to execute the structural analysis. Various conditions such as constraint conditions, load conditions, and calculation conditions in the structural analysis may be in accordance with the specifications of the structural analysis software, and are not particularly limited.

構造解析により、異方性樹脂成形体の変形、応力等をシミュレートできる。このシミュレートの結果から、異方性樹脂成形体における破損の有無等を判定できる。   Structural analysis can simulate deformation, stress, and the like of the anisotropic resin molded body. From this simulation result, it is possible to determine the presence or absence of breakage in the anisotropic resin molding.

具体的態様として、異方性樹脂射出成形体の反り変形は、構造解析における荷重条件を温度荷重及び残留応力荷重に設定することで解析可能である。そのため、本発明に係る構造解析方法を使用することで、異方性樹脂射出成形体の反り変形を予測できる。   As a specific aspect, warp deformation of an anisotropic resin injection molded body can be analyzed by setting a load condition in a structural analysis to a temperature load and a residual stress load. Therefore, the warp deformation of the anisotropic resin injection molded body can be predicted by using the structural analysis method according to the present invention.

<解析プログラム>
本発明に係る構造解析用モデル作成プログラムを含む一連の解析プログラムは、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。
<Analysis program>
A series of analysis programs including the structural analysis model creation program according to the present invention is realized by cooperation of software and hardware resources.

図4は、一連の解析プログラムを実現するためのハードウェア資源Hの一例を示す。ハードウェア資源Hは、情報処理装置1と、設計者からの各種要求を受け付ける入力装置2と、情報処理装置1が行った解析結果を出力する出力装置3とを備える。また、情報処理装置1は、LAN(Local Area Network)等のネットワークNWを介して、CAD装置4に接続されている。   FIG. 4 shows an example of a hardware resource H for realizing a series of analysis programs. The hardware resource H includes an information processing apparatus 1, an input apparatus 2 that receives various requests from a designer, and an output apparatus 3 that outputs an analysis result performed by the information processing apparatus 1. The information processing apparatus 1 is connected to the CAD apparatus 4 via a network NW such as a LAN (Local Area Network).

情報処理装置1は、CPU(Central Processing Unit)10と、RAM(Random Access Memory)等により構成される主記憶装置20と、I/Oインタフェース30と、ハードディスク等により構成される補助記憶装置40と、ネットワークNWに接続されている装置との間で行うデータ授受の制御を行うネットワークインタフェース50とを備える。   The information processing device 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 10, a RAM (Random Access Memory), etc., a main storage device 20, an I / O interface 30, an auxiliary storage device 40 constituted by a hard disk, etc. And a network interface 50 that controls data exchange with a device connected to the network NW.

補助記憶装置40には、上述した一連のステップをハードウェア装置1に実行させるための解析プログラム41が格納されている。解析プログラム41は、流動解析による第1領域配向情報取得ステップ(S1)をハードウェア装置1に実行させるための第1領域配向情報取得プログラム41Aと、構造解析用要素分割ステップ(S2)をハードウェア装置1に実行させるための構造解析用要素分割プログラム41Bと、構造解析用モデル作成ステップ(S3)をハードウェア装置1に実行させるための構造解析用モデル作成プログラム41Cと、構造解析ステップ(S4)をハードウェア装置1に実行させるための構造解析プログラム41Dとを含んで構成される。本発明に係る構造解析方法は、CPU10が補助記憶装置40に格納されている解析プログラム41を主記憶装置20にロードして実行することにより実現される。特に、本発明に係る異方性樹脂成形体の構造解析用モデル作成方法は、CPU10が補助記憶装置40に格納されている構造解析用モデル作成プログラム41Cを主記憶装置20にロードして実行することにより実現される。   The auxiliary storage device 40 stores an analysis program 41 for causing the hardware device 1 to execute the series of steps described above. The analysis program 41 includes a first region orientation information acquisition program 41A for causing the hardware device 1 to execute a first region orientation information acquisition step (S1) by flow analysis, and a structure analysis element division step (S2). Structural analysis element division program 41B for causing the apparatus 1 to execute, structural analysis model creation program 41C for causing the hardware apparatus 1 to execute the structural analysis model creation step (S3), and structural analysis step (S4) And a structural analysis program 41D for causing the hardware device 1 to execute the above. The structural analysis method according to the present invention is realized by the CPU 10 loading the analysis program 41 stored in the auxiliary storage device 40 into the main storage device 20 and executing it. In particular, in the anisotropic resin molded body structural analysis model creation method according to the present invention, the CPU 10 loads the structural analysis model creation program 41C stored in the auxiliary storage device 40 to the main storage device 20 and executes it. Is realized.

上記の実施形態では、第1領域配向情報取得ステップ(S1)から構造解析ステップ(S4)に至るまでの各ステップは、複数のプログラムが組み合わせられて実行されることで行われているが、これに限られることなく、最初から一体として構築されたプログラムでもよく、また、実行されるコンピュータの形態や規模、設置場所等も限定されるものではない。   In the above embodiment, each step from the first region orientation information acquisition step (S1) to the structure analysis step (S4) is performed by executing a combination of a plurality of programs. The program may be a program built as a whole from the beginning, and the form, scale, installation location, etc. of the computer to be executed are not limited.

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these Examples.

<試験例1>
試験例1では、平板部分の長片側にリブを設置した形状であって、射出成型にて得られる試験片Aを用いて、3点曲げ試験時における耐荷重を検討した。
<Test Example 1>
In Test Example 1, the load resistance at the time of the three-point bending test was examined using a test piece A obtained by injection molding having a shape in which a rib is provided on the long piece side of the flat plate portion.

〔実施例1〕
まず、この試験片Aに対し、JIS178に準拠した曲げ試験を行った。固定冶具間の間隔を62mmに設定し、試験片中央部に圧子を配置し、圧子をひずみ速度が1%/minにて移動させ、試験機器に搭載のロードセンサーにて荷重を測定した。その結果、試験片は荷重272Nにて破損した。
[Example 1]
First, the test piece A was subjected to a bending test based on JIS178. The interval between the fixed jigs was set to 62 mm, an indenter was placed in the center of the test piece, the indenter was moved at a strain rate of 1% / min, and the load was measured with a load sensor mounted on the test equipment. As a result, the test piece was damaged at a load of 272N.

[第1領域配向情報取得ステップ(S1)]
続いて、試験片Aの形状をCADデータとして作成し、ランナー、ゲート等を加え有限要素分割を実行した。樹脂流動解析には、AUTODESK社AUTODESK SIMULATION MOLDFLOW INSIGHTを用いた。樹脂流動解析の条件を以下に示す。
樹脂:ガラス繊維30重量%含有強化ポリブチレンテレフタレート
樹脂温度:260℃
金型温度:80℃
射出流量:57.7cm/s
保圧圧力:70MPa
保圧時間:15秒
冷却時間:10秒
要素:四面体1次要素(分割数 450538)
[First Region Orientation Information Acquisition Step (S1)]
Then, the shape of the test piece A was created as CAD data, and a runner, a gate, etc. were added and the finite element division | segmentation was performed. For the resin flow analysis, AUTODESK SIMULATION MODFLOW INSIGHT was used. The conditions for resin flow analysis are shown below.
Resin: Reinforced polybutylene terephthalate containing 30% by weight of glass fiber Resin temperature: 260 ° C
Mold temperature: 80 ℃
Injection flow rate: 57.7 cm 3 / s
Holding pressure: 70 MPa
Holding time: 15 seconds Cooling time: 10 seconds Element: Tetrahedral primary element (number of divisions 450538)

樹脂流動解析における要素分割後の試験片Aの形状を図5に示し、樹脂流動解析によって得られる試験片Aにおける異方性フィラーの配向方向分布を図6に示す。   FIG. 5 shows the shape of the test piece A after element division in the resin flow analysis, and FIG. 6 shows the orientation direction distribution of the anisotropic filler in the test piece A obtained by the resin flow analysis.

[構造解析用要素分割ステップ(S2)]
流動解析用の有限要素モデルとは別に、異方性樹脂成形体の構造解析のために、試験片Aを複数の第2領域に要素分割した。要素分割後の試験片Aの形状を図7に示す。なお、図7においては、ランナー、ゲート等を削除し、代わりに試験片支持台、および圧子を加えた。要素については四面体2次要素を用い、分割数は66565であった。試験片支持台を完全拘束し、圧子に、試験片の耐荷重である荷重272Nを与え、最大主応力および発生位置を検討した。
[Structural analysis element division step (S2)]
Separately from the finite element model for flow analysis, the specimen A was divided into a plurality of second regions for structural analysis of the anisotropic resin molding. The shape of the test piece A after element division is shown in FIG. In FIG. 7, the runner, the gate, and the like are omitted, and a test piece support and an indenter are added instead. For the element, a tetrahedral secondary element was used, and the number of divisions was 66565. The test piece support was completely restrained, and a load 272N, which is the load resistance of the test piece, was given to the indenter, and the maximum principal stress and the generation position were examined.

[構造解析用モデル作成ステップ(S3)]
まず、物性情報作成ステップ(S31)において、試験片Aと配向状態が異なる複数種類の仮想成形体の各々について、上記式(1)〜(9)にしたがって物性情報を作成し、コンピュータの所定の記憶領域に格納した。式(1)〜(9)にしたがって得られる物性情報は、以下のとおりであった。
対象材料に含まれるフィラーの弾性率E :72000MPa
対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率E:2500MPa
異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率V :18vol%
樹脂組成物の対象材料に対する体積含有率V :82vol%
対象材料に含まれるフィラーのせん断弾性率G :29500MPa
対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率G:926MPa
対象材料に含まれる異方性フィラーのポアソン比ν :0.22
対象材料を構成する樹脂組成物のポアソン比ν :0.35
対象材料に含まれる異方性フィラーのアスペクト比L/d :14
[Structural analysis model creation step (S3)]
First, in the physical property information creation step (S31), physical property information is created according to the above formulas (1) to (9) for each of a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the test piece A, and a predetermined computer Stored in storage area. The physical property information obtained according to the formulas (1) to (9) was as follows.
Elastic modulus E f of filler contained in target material: 72000 MPa
Elastic modulus E m of a molded body made of a resin composition constituting the target material: 2500 MPa
Volume content V f with respect to target material of anisotropic filler V f : 18 vol%
Volume content V m with respect to target material of resin composition: 82 vol%
Shear elastic modulus G f of the filler contained in the target material: 29500 MPa
Shear modulus of the molded article comprising the resin composition constituting the target material G m: 926MPa
Poisson's ratio ν f of anisotropic filler contained in target material: 0.22
Poisson's ratio ν m of the resin composition constituting the target material: 0.35
Aspect ratio L / d of anisotropic filler contained in target material: 14

そして、試験片Aの樹脂流動解析において要素分割された複数の第1領域の各々における第1領域配向状態を算出する第1領域配向状態算出ステップ(S32)と、試験片Aの構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索する探索ステップ(S33)と、探索ステップ(S33)で最も近いとされた第1領域における第1領域配向状態を各々の第2領域配向状態とする第2領域配向状態設定ステップ(S34)と、物性情報を参照し、複数の第2領域の各々について、第2領域配向状態に応じた物性情報を各々の第2領域物性情報とする第2領域物性情報設定ステップ(S35)とを経て構造解析モデルを完成させる。完成した構造解析モデルを図8に示す。元となる図6の分布状況と比較すると、方向を示す位置が異なるが、両者の方向が一致している。   Then, a first region orientation state calculating step (S32) for calculating a first region orientation state in each of the plurality of first regions divided into elements in the resin flow analysis of the test piece A, and for the structural analysis of the test piece A A search step (S33) for searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions divided into elements in the first region in the first region determined to be closest in the search step (S33) The second region orientation state setting step (S34) in which the region orientation state is set to each second region orientation state, and the physical property information for each of the plurality of second regions with reference to the physical property information. The structure analysis model is completed through a second region property information setting step (S35) in which each is a second region property information. The completed structural analysis model is shown in FIG. Compared to the original distribution state of FIG. 6, the positions indicating the directions are different, but the directions of the two coincide.

[構造解析ステップ(S4)]
得られた構造解析用のモデルを用いて計算する。計算には、構造解析ソフトNX I−DEAS(シーメンスPLMソフトウェア社製)を用いた。
[Structural analysis step (S4)]
Calculation is performed using the obtained model for structural analysis. For the calculation, structural analysis software NX I-DEAS (manufactured by Siemens PLM Software) was used.

図9は、試験片Aを実施例1の手法にて構造解析することによって得られる主応力分布を示す。最大応力を示す位置は、試験片の中央部から若干ずれている。試験片の成形の際には2点ゲートを用いたので、ウエルドが発生し、ウエルド部に応力が集中した結果と考えられる。また、実施例1における最大主応力は139MPaであった(表1)。   FIG. 9 shows a principal stress distribution obtained by structural analysis of the test piece A by the method of the first embodiment. The position showing the maximum stress is slightly shifted from the center part of the test piece. Since the two-point gate was used at the time of molding the test piece, it was considered that weld was generated and stress was concentrated on the weld. Moreover, the maximum principal stress in Example 1 was 139 MPa (Table 1).

また、試験片の引張破壊強度の実測値は140MPaであり、ウエルド部が破壊の起点となっていた(表1)。   Moreover, the measured value of the tensile fracture strength of the test piece was 140 MPa, and the weld portion was the starting point of fracture (Table 1).

このように、実施例1の結果は、実測に極めて近く、実施例1において本発明の精度は極めて良好といえる。   Thus, the result of Example 1 is very close to the actual measurement, and the accuracy of the present invention is very good in Example 1.

〔比較例1〕
実施例1と同一の試験片について、弾性率として、流動方向の弾性率と流動垂直方向の弾性率とを平均化した値である6320MPaを用い、ポアソン比として、既存のモデル計算によって求められる0.39を用いたこと以外は、実施例1と同じ手法にて、試験片Aの構造解析を行った。
[Comparative Example 1]
For the same test piece as in Example 1, 6320 MPa, which is a value obtained by averaging the elastic modulus in the flow direction and the elastic modulus in the flow vertical direction, is used as the elastic modulus. The structural analysis of the specimen A was performed in the same manner as in Example 1 except that.

図10は、試験片Aを比較例1の手法にて構造解析することによって得られる主応力分布を示す。最大応力を示す位置は試験片中央部であり、ウエルド発生位置とは異なる位置であった。比較例1における最大主応力は106MPaであった(表1)。   FIG. 10 shows a principal stress distribution obtained by structural analysis of the test piece A by the method of Comparative Example 1. The position showing the maximum stress was the center of the test piece, which was a position different from the weld generation position. The maximum principal stress in Comparative Example 1 was 106 MPa (Table 1).

このように、比較例1の結果は、実測と異なり、比較例1の精度は、実施例1に比べて劣るといえる。   As described above, the result of Comparative Example 1 is different from the actual measurement, and it can be said that the accuracy of Comparative Example 1 is inferior to that of Example 1.

<試験例2>
試験例2では、平板部分に箱型形状、リブ、円筒等を設置した形状であって、射出成型にて得られる試験片Bを用いて、熱膨張挙動を検討した。
<Test Example 2>
In Test Example 2, a thermal expansion behavior was examined using a test piece B obtained by injection molding, which is a shape in which a flat plate portion is provided with a box shape, a rib, a cylinder, and the like.

〔実施例2〕
まず、射出成型にて得られた試験片Bを切り出し、120℃環境にて恒温槽にてアニールを2時間程実施し、その後放冷した。その後、線膨張率測定装置に設置し、−30℃から室温まで温度を上昇させ、4か所において寸法変化量から、線膨張率を求めた。その結果は後述の表2にまとめた。
[Example 2]
First, the test piece B obtained by injection molding was cut out, annealed in a thermostatic chamber at 120 ° C. for about 2 hours, and then allowed to cool. Then, it installed in the linear expansion coefficient measuring apparatus, temperature was raised from -30 degreeC to room temperature, and the linear expansion coefficient was calculated | required from the dimensional change amount in four places. The results are summarized in Table 2 below.

[繊維配向情報取得ステップ(S1)]
続いて、実施例1と同様の手法にて、試験片Bの有限要素分割を実行した。樹脂流動解析の条件を以下に示す。
樹脂:ガラス繊維30重量%含有強化ポリブチレンテレフタレート
樹脂温度:250℃
金型温度:60℃
射出流量:32cm/s
保圧圧力:78.4MPa
保圧時間:10秒
冷却時間:15秒
要素:四面体1次要素(分割数 486749)
[Fiber orientation information acquisition step (S1)]
Subsequently, the finite element division of the test piece B was performed in the same manner as in Example 1. The conditions for resin flow analysis are shown below.
Resin: Reinforced polybutylene terephthalate containing 30% by weight of glass fiber Resin temperature: 250 ° C
Mold temperature: 60 ℃
Injection flow rate: 32 cm 3 / s
Holding pressure: 78.4 MPa
Holding pressure time: 10 seconds Cooling time: 15 seconds Element: Tetrahedral primary element (number of divisions 486749)

樹脂流動解析における要素分割後の試験片Bの形状を図11に示し、樹脂流動解析によって得られる試験片Bにおける異方性フィラーの配向方向分布を図12に示す。   The shape of the test piece B after element division in the resin flow analysis is shown in FIG. 11, and the orientation direction distribution of the anisotropic filler in the test piece B obtained by the resin flow analysis is shown in FIG.

[構造解析用要素分割ステップ(S2)]
流動解析用の有限要素モデルとは別に、異方性樹脂成形体の構造解析のために、試験片Bを複数の第2領域に要素分割した。要素分割後の試験片Bの形状を図13に示す。なお、図13においては、切り出し後の形状を用いた。要素については四面体2次要素を用い、分割数は66565であった。モデルのコーナー部3ヶ所にXYZ方向、YZ方向、Z方向を拘束し、温度荷重100℃を与えた。
[Structural analysis element division step (S2)]
Separately from the finite element model for flow analysis, the test piece B was divided into a plurality of second regions for structural analysis of the anisotropic resin molding. The shape of the test piece B after element division is shown in FIG. In FIG. 13, the cut shape is used. For the element, a tetrahedral secondary element was used, and the number of divisions was 66565. XYZ direction, YZ direction, and Z direction were constrained at three corners of the model, and a temperature load of 100 ° C. was applied.

[材料物性の設定ステップ(S3)]
まず、物性情報作成ステップ(S31)において、試験片Aと配向状態が異なる複数種類の仮想成形体の各々について、上記式(1)〜(9)にしたがって物性情報を作成し、コンピュータの所定の記憶領域に格納した。式(1)〜(9)にしたがって得られる物性情報は、以下のとおりであった。
完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率α :2.4×10−5/℃
完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向に直交する方向の線膨張率α :6.2×10−5/℃
対象材料の体積膨張率αν :1.53×10−4/℃
配向度に対する各方向の非線形度x :15.5(無次元)
[Material property setting step (S3)]
First, in the physical property information creation step (S31), physical property information is created according to the above formulas (1) to (9) for each of a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the test piece A, and a predetermined computer Stored in storage area. The physical property information obtained according to the formulas (1) to (9) was as follows.
The linear expansion coefficient α s in the principal axis direction of a completely anisotropic virtual anisotropic resin molded body, that is, a virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1: 2.4 × 10 −5 / ° C.
The linear expansion coefficient α b in the direction orthogonal to the principal axis direction of the completely anisotropic virtual anisotropic resin molded body, ie, the virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1, is 6.2 × 10 −5 / ° C.
Volume expansion coefficient α v of target material: 1.53 × 10 −4 / ° C.
Non-linearity x in each direction with respect to orientation degree: 15.5 (dimensionless)

体積膨張率ανは、PVT測定装置を用い、圧力が0MPaであるときのガラス繊維30重量%含有強化ポリブチレンテレフタレート(強化PBT)の体積変化を求め、強化PBTの温度に対する比容積の変化率を計算することによって求めた値である。 The volume expansion coefficient α ν was determined by determining the volume change of 30% by weight of glass fiber-reinforced reinforced polybutylene terephthalate (reinforced PBT) when the pressure was 0 MPa using a PVT measuring device. Is a value obtained by calculating.

そして、実施例1と同様に、第1領域配向状態算出ステップ(S32)と、探索ステップ(S33)と、第2領域配向状態設定ステップ(S34)と、第2領域物性情報設定ステップ(S35)とを経て構造解析モデルを完成させる。完成した構造解析モデルを図15に示す。元となる図12の分布状況と比較すると、方向を示す位置が異なるが、両者の方向が一致している。   And like Example 1, 1st area | region orientation state calculation step (S32), search step (S33), 2nd area | region orientation state setting step (S34), 2nd area | region physical property information setting step (S35) After that, the structural analysis model is completed. The completed structural analysis model is shown in FIG. Compared to the original distribution situation of FIG. 12, the positions indicating the directions are different, but the directions of both are the same.

[構造解析ステップ(S4)]
続いて、実施例1と同様の手法によって試験片Bを構造解析した。
[Structural analysis step (S4)]
Subsequently, the structure of the test piece B was analyzed by the same method as in Example 1.

図16に示す位置A,B,C,Dにおける寸法変化から、各位置における線膨張率を求めた。結果を表2に示す。また、図17は、試験片Bを実施例2の手法にて構造解析することによって得られる変形量分布を示す。図17から、試験片Bは、平面部がゆがむように変形することを示唆している。   From the dimensional changes at positions A, B, C, and D shown in FIG. 16, the linear expansion coefficient at each position was obtained. The results are shown in Table 2. FIG. 17 shows a deformation distribution obtained by structural analysis of the test piece B by the method of the second embodiment. From FIG. 17, it is suggested that the test piece B is deformed so that the flat portion is distorted.

また、試験片Bにおいて、位置A,B,C,Dにおける線膨張率を実測した。結果を表2に示す。この実測の際、試験片Bの平面部がゆがむように変形することを目視にて確認した。   Further, in the test piece B, the linear expansion coefficients at the positions A, B, C, and D were measured. The results are shown in Table 2. During the actual measurement, it was visually confirmed that the flat portion of the test piece B was deformed so as to be distorted.

このように、実施例2における位置A,B,C,D間の線膨張率差の変化は、実測値を反映しているといえ、実際の試験片Bのゆがみを反映しているといえる。したがって、実施例2の結果は、実測に極めて近く、実施例2において本発明の精度は極めて良好といえる。   Thus, it can be said that the change of the linear expansion coefficient difference between the positions A, B, C, and D in Example 2 reflects the actual measurement value, and it can be said that it reflects the distortion of the actual test piece B. . Therefore, the result of Example 2 is very close to the actual measurement, and it can be said that the accuracy of the present invention is very good in Example 2.

〔比較例2〕
実施例2と同一の試験片Bについて、線膨張率として、流動方向の線膨張率と流動垂直方向の線膨張率とを平均化した値である4.3×10−5/℃を用いたこと以外は、実施例2と同じ手法にて、試験片Bの構造解析を行った。
[Comparative Example 2]
For the same specimen B as in Example 2, 4.3 × 10 −5 / ° C., which is a value obtained by averaging the linear expansion coefficient in the flow direction and the linear expansion coefficient in the flow vertical direction, was used as the linear expansion coefficient. Except that, the structural analysis of the test piece B was performed in the same manner as in Example 2.

図16に示す位置A,B,C,Dにおける寸法変化から、各位置における線膨張率を求めた。結果を表2に示す。比較例2の場合、位置A,B,C,D間で線膨張率の有意差は認められない。また、図18は、試験片Bを比較例2の手法にて構造解析することによって得られる変形量分布を示す。図18から、試験片Bの平面部が平坦のままであり、実際の試験片Bのゆがみを反映していないことが明らかである。   From the dimensional changes at positions A, B, C, and D shown in FIG. 16, the linear expansion coefficient at each position was obtained. The results are shown in Table 2. In the case of Comparative Example 2, there is no significant difference in linear expansion coefficient between the positions A, B, C, and D. FIG. 18 shows a deformation distribution obtained by structural analysis of the test piece B by the method of Comparative Example 2. From FIG. 18, it is clear that the flat portion of the test piece B remains flat and does not reflect the actual distortion of the test piece B.

このように、比較例2の結果は、実測と異なり、比較例2の構造解析精度は、実施例2に比べて劣るといえる。   Thus, it can be said that the results of Comparative Example 2 are inferior to those of Example 2 in the structural analysis accuracy of Comparative Example 2 unlike actual measurement.

H ハードウェア資源
1 情報処理装置
2 入力装置
3 出力装置
4 CAD装置
10 CPU
20 主記憶装置
30 I/Oインタフェース
40 補助記憶装置
41 解析プログラム
41A 第1領域配向情報取得プログラム
41B 構造解析用要素分割プログラム
41C 構造解析用モデル作成プログラム
41D 構造解析プログラム
50 ネットワークインタフェース
NW ネットワーク
S1 第1領域配向情報取得ステップ
S2 構造解析用要素分割ステップ
S3 構造解析用モデル作成ステップ
S4 構造解析ステップ
S31 物性情報作成ステップ
S32 第1領域配向状態算出ステップ
S33 探索ステップ
S34 第2領域配向状態設定ステップ
S35 第2領域物性情報設定ステップ
S331 第1重心位置導出ステップ
S332 第2重心位置導出ステップ
S333 最短第1領域設定ステップ
H Hardware resource 1 Information processing device 2 Input device 3 Output device 4 CAD device 10 CPU
20 Main storage device 30 I / O interface 40 Auxiliary storage device 41 Analysis program 41A First region orientation information acquisition program 41B Structural analysis element division program 41C Structural analysis model creation program 41D Structural analysis program 50 Network interface NW network S1 First Region orientation information acquisition step S2 Structural analysis element division step S3 Structural analysis model creation step S4 Structural analysis step S31 Physical property information creation step S32 First region orientation state calculation step S33 Search step S34 Second region orientation state setting step S35 Second Area physical property information setting step S331 First centroid position derivation step S332 Second centroid position derivation step S333 Shortest first area setting step

Claims (11)

異方性フィラーを含有する異方性樹脂成形体の構造解析を行うための構造解析用モデルを作成する構造解析用モデル作成方法であって、
前記異方性樹脂成形体と配向状態が異なる複数種類の仮想成形体の各々について、下記式(1)で規定されるポアソン比と下記式(2)で規定される線膨張率との少なくとも一方を含む物性情報を作成する物性情報作成ステップと、
前記異方性樹脂成形体の樹脂流動解析において要素分割された複数の第1領域の各々における第1領域配向状態を算出する第1領域配向状態算出ステップと、
前記異方性樹脂成形体の構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索する探索ステップと、
前記探索ステップで最も近いとされた第1領域における前記第1領域配向状態を各々の第2領域配向状態とする第2領域配向状態設定ステップと、
前記物性情報を参照し、前記複数の第2領域の各々について、前記第2領域配向状態に応じた前記物性情報を各々の第2領域物性情報とする第2領域物性情報設定ステップとを含む、異方性樹脂成形体の構造解析用モデル作成方法。
(式(1)において、
ν23は、対象材料の主軸方向に直交する2方向に対するポアソン比であり、
νは、対象材料に含まれる異方性フィラーのポアソン比であり、
νは、対象材料を構成する樹脂組成物のポアソン比であり、
は、対象材料に含まれる異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。)
(式(2)において、
ανは、対象材料の体積膨張率であり、
α11は、対象材料の主軸方向の線膨張率であり、
α22は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α33は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α22≧α33という関係を有する。)
A structural analysis model creation method for creating a structural analysis model for performing a structural analysis of an anisotropic resin molded article containing an anisotropic filler,
At least one of a Poisson's ratio defined by the following formula (1) and a linear expansion coefficient defined by the following formula (2) for each of a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the anisotropic resin molded body A physical property information creation step for creating physical property information including
A first region orientation state calculating step for calculating a first region orientation state in each of the plurality of first regions divided into elements in the resin flow analysis of the anisotropic resin molded body;
A search step of searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions divided into elements for the structural analysis of the anisotropic resin molded body,
A second region orientation state setting step in which the first region orientation state in the first region determined to be the closest in the search step is the second region orientation state;
Referring to the physical property information, and for each of the plurality of second regions, a second region physical property information setting step in which the physical property information according to the second region orientation state is used as each second region physical property information, Model creation method for structural analysis of anisotropic resin moldings.
(In Formula (1),
ν 23 is a Poisson's ratio to two directions orthogonal to the principal axis direction of the target material,
ν f is the Poisson's ratio of the anisotropic filler contained in the target material,
ν m is the Poisson's ratio of the resin composition constituting the target material,
Vf is the volume content of the anisotropic filler contained in the target material with respect to the target material. )
(In Formula (2),
α ν is the volume expansion coefficient of the target material,
α 11 is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the target material,
α 22 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 33 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 22 ≧ α 33 )
前記α11は、下記式(3)によって求められ、前記α22は、下記式(4)によって求められる、請求項1に記載の構造解析用モデル作成方法。
(式(3)において、
αは、完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、
αは、配向がランダム状態の仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、上記式(3)’で規定され、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
xは、配向度に対する各方向の非線形度を示すパラメーターである。)
(式(3)’において、ανは、対象材料の体積膨張率である。)
(式(4)において、
αは、完全配向である仮想異方性樹脂成形体、すなわち配向度が1である仮想異方性樹脂成形体の主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
αは、配向がランダム状態の仮想異方性樹脂成形体の主軸方向の線膨張率であり、下記式(4)’で規定され、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
xは、配向度に対する各方向の非線形度を示すパラメーターである。)
(式(4)’において、ανは、対象材料の体積膨張率である。)
The structural analysis model creation method according to claim 1, wherein the α 11 is obtained by the following equation (3), and the α 22 is obtained by the following equation (4).
(In Formula (3),
α s is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of a virtual anisotropic resin molded body that is completely oriented, that is, a virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1,
α r is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the virtual anisotropic resin molded body in which the orientation is random, and is defined by the above formula (3) ′,
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
x is a parameter indicating the degree of nonlinearity in each direction with respect to the degree of orientation. )
(In Formula (3) ′, α ν is the volume expansion coefficient of the target material.)
(In Formula (4),
α b is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the principal axis direction of a virtual anisotropic resin molded body that is completely oriented, that is, a virtual anisotropic resin molded body having an orientation degree of 1,
α r is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the virtual anisotropic resin molded body in which the orientation is random, and is defined by the following formula (4) ′.
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
x is a parameter indicating the degree of nonlinearity in each direction with respect to the degree of orientation. )
(In Expression (4) ′, α ν is the volume expansion coefficient of the target material.)
前記物性情報は、下記式(5)で規定される弾性率をさらに含む、請求項1又は2に記載の構造解析用モデル作成方法。
(式(5)において、
11は、対象材料の主軸方向の弾性率であり、
は、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率であり、
ζ11は、式(5)’で示される値であり、
ηは、式(5)’’で示される値であり、
は、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。)
(式(5)’において、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
L/dは、対象材料に含まれる異方性フィラーのアスペクト比である。)
(式(5)’’において、Eは、対象材料に含まれるフィラーの弾性率であり、Eは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体の弾性率である。)
The model for structural analysis according to claim 1 or 2, wherein the physical property information further includes an elastic modulus defined by the following formula (5).
(In Formula (5),
E 11 is a principal axis direction of the elastic modulus of the target material,
Em is the elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material,
ζ 11 is a value represented by equation (5) ′,
η is a value represented by the formula (5) '',
Vf is the volume content of the anisotropic filler with respect to the target material. )
(In Formula (5) ′,
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
L / d is the aspect ratio of the anisotropic filler contained in the target material. )
(In Formula (5) ″, E f is the elastic modulus of the filler contained in the target material, and E m is the elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material.)
前記物性情報は、式(6)で規定されるせん断弾性率をさらに含む、請求項1から3のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法。
(式(6)において、
12は、対象材料の主軸方向のせん断弾性率であり、
は、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率であり、
ζ11は、式(6)’で示される値であり、
ηは、式(6)’’で示される値であり、
は、異方性フィラーの対象材料に対する体積含有率である。)
(式(6)’において、
λ11は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
L/dは、対象材料に含まれる異方性フィラーのアスペクト比である。)
(式(6)’’において、Gは、対象材料に含まれるフィラーのせん断弾性率であり、Gは、対象材料を構成する樹脂組成物からなる成形体のせん断弾性率である。)
The structural property model creation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the physical property information further includes a shear elastic modulus defined by Expression (6).
(In Formula (6),
G 12 is a principal axis direction of the shear modulus of the target material,
G m is the shear modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material,
ζ 11 is a value represented by equation (6) ′,
η g is a value represented by equation (6) ″,
Vf is the volume content of the anisotropic filler with respect to the target material. )
(In Formula (6) ′,
λ 11 is the degree of orientation of the target material in the principal axis direction,
L / d is the aspect ratio of the anisotropic filler contained in the target material. )
(In Formula (6) ″, G f is the shear elastic modulus of the filler contained in the target material, and G m is the shear elastic modulus of the molded body made of the resin composition constituting the target material.)
前記ανは、PVT樹脂特性解析によって得られる対象材料の体積膨張率の実測値である、請求項1から4のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法。 5. The structural analysis model creation method according to claim 1, wherein α ν is an actual measurement value of a volume expansion coefficient of a target material obtained by PVT resin characteristic analysis. 前記異方性樹脂成形体がウエルド部を含む、請求項1から5のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法。   The method for creating a structural analysis model according to claim 1, wherein the anisotropic resin molded body includes a weld portion. 前記探索ステップは、
前記複数の第1領域の各々について第1重心位置を導出する第1重心位置導出ステップと、
前記複数の第2領域の各々について第2重心位置を導出する第2重心位置導出ステップと、
前記第2領域の各々について、前記第2重心位置から最も近い第1重心位置を探索し、前記第2重心位置から最も近い第1重心位置を有する第1領域を前記第2領域から最も近い第1領域とする最短第1領域設定ステップとを有する、請求項1から6のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法。
The searching step includes
A first centroid position deriving step of deriving a first centroid position for each of the plurality of first regions;
A second centroid position deriving step of deriving a second centroid position for each of the plurality of second regions;
For each of the second regions, the first centroid position closest to the second centroid position is searched, and the first region having the first centroid position closest to the second centroid position is the closest to the second region. The structural analysis model creation method according to claim 1, further comprising a shortest first region setting step for one region.
前記配向状態は、対象材料の主軸方向の配向度であり、
前記複数種類の仮想成形体は、前記配向度の範囲に応じて10種類以上1000種類以下の範囲で設定される、請求項1から7のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法。
The orientation state is the degree of orientation in the principal axis direction of the target material,
The structural analysis model creation method according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of types of virtual molded bodies are set in a range of 10 types to 1000 types according to the range of the degree of orientation.
請求項1から8のいずれかに記載の構造解析用モデル作成方法を使用して異方性樹脂成形体を構造解析する構造解析方法であって、
前記異方性樹脂成形体について樹脂流動解析を行い、要素分割された前記複数の第1領域の各々における配向状態を算出するための配向状態算出基礎情報を含む第1領域配向情報を取得する第1領域配向情報取得ステップと、
前記第1領域配向情報取得ステップとは別に、前記異方性樹脂成形体の構造解析のために前記異方性樹脂成形体を前記複数の第2領域に要素分割する構造解析用要素分割ステップと、
前記第2領域配向状態の情報及び前記第2領域物性情報を含む構造解析モデル情報に基づいて前記異方性樹脂成形体の構造解析を行う構造解析ステップとを含み、
前記第1領域配向状態算出ステップは、前記配向状態算出基礎情報に基づいて前記複数の第1領域の各々における配向状態に相当する第1領域配向状態を算出するステップであり、
前記探索ステップは、前記構造解析用モデルにおける複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索するステップである、異方性樹脂成形体の構造解析方法。
A structural analysis method for structural analysis of an anisotropic resin molded body using the structural analysis model creation method according to any one of claims 1 to 8,
Resin flow analysis is performed on the anisotropic resin molded body, and first region orientation information including orientation state calculation basic information for calculating an orientation state in each of the plurality of first regions divided into elements is obtained. One region orientation information acquisition step;
Apart from the first region orientation information acquisition step, a structural analysis element dividing step for dividing the anisotropic resin molded body into the plurality of second regions for structural analysis of the anisotropic resin molded body; ,
A structural analysis step for performing a structural analysis of the anisotropic resin molding based on structural analysis model information including the information on the second region orientation state and the second region physical property information,
The first region orientation state calculation step is a step of calculating a first region orientation state corresponding to an orientation state in each of the plurality of first regions based on the orientation state calculation basic information.
The method for analyzing the structure of an anisotropic resin molded body, wherein the searching step is a step of searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions in the structural analysis model.
請求項9に記載の構造解析方法を使用することで、前記異方性樹脂射出成形体の反り変形を予測する反り変形予測方法。   A warpage deformation prediction method for predicting warpage deformation of the anisotropic resin injection molded body by using the structure analysis method according to claim 9. 異方性フィラーを含有する異方性樹脂成形体の構造解析を行うための構造解析用モデルの作成をコンピュータに実行させるための構造解析用モデル作成プログラムであって、
前記異方性樹脂成形体と配向状態が異なる複数種類の仮想成形体の各々について、下記式(1)で規定されるポアソン比と下記式(2)で規定される線膨張率との少なくとも一方を含む物性情報を作成する物性情報作成ステップと、
前記異方性樹脂成形体の樹脂流動解析において要素分割された複数の第1領域の各々における第1領域配向状態を算出する第1領域配向状態算出ステップと、
前記異方性樹脂成形体の構造解析のために要素分割された複数の第2領域の各々について、第2領域から最も近い第1領域を探索する探索ステップと、
前記探索ステップで最も近いとされた第1領域における前記第1領域配向状態を各々の第2領域配向状態とする第2領域配向状態設定ステップと、
前記物性情報を参照し、前記複数の第2領域の各々について、前記第2領域配向状態に応じた前記物性情報を各々の第2領域物性情報とする第2領域物性情報設定ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
(式(1)において、
ν23は、対象材料の主軸方向に直交する2方向に対するポアソン比であり、
νは、対象材料に含まれる異方性フィラーのポアソン比であり、
νは、対象材料を構成する樹脂組成物のポアソン比である。)
(式(2)において、
ανは、対象材料の体積膨張率であり、
α11は、対象材料の主軸方向の線膨張率であり、
α22は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α33は、材料主軸方向に直交する方向の線膨張率であり、
α22≧α33 という関係を有する。)
A structural analysis model creation program for causing a computer to create a structural analysis model for structural analysis of an anisotropic resin molded body containing an anisotropic filler,
At least one of a Poisson's ratio defined by the following formula (1) and a linear expansion coefficient defined by the following formula (2) for each of a plurality of types of virtual molded bodies having different orientation states from the anisotropic resin molded body A physical property information creation step for creating physical property information including
A first region orientation state calculating step for calculating a first region orientation state in each of the plurality of first regions divided into elements in the resin flow analysis of the anisotropic resin molded body;
A search step of searching for the first region closest to the second region for each of the plurality of second regions divided into elements for the structural analysis of the anisotropic resin molded body,
A second region orientation state setting step in which the first region orientation state in the first region determined to be the closest in the search step is the second region orientation state;
A second region property information setting step of referring to the physical property information and using the physical property information corresponding to the second region orientation state as the second region physical property information for each of the plurality of second regions; A program to be executed.
(In Formula (1),
ν 23 is a Poisson's ratio to two directions orthogonal to the principal axis direction of the target material,
ν f is the Poisson's ratio of the anisotropic filler contained in the target material,
ν m is the Poisson's ratio of the resin composition constituting the target material. )
(In Formula (2),
α ν is the volume expansion coefficient of the target material,
α 11 is the linear expansion coefficient in the principal axis direction of the target material,
α 22 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 33 is a linear expansion coefficient in a direction orthogonal to the material principal axis direction,
α 22 ≧ α 33 )
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