JP6465605B2 - 高分子材料に配合されるフィラーの解析装置、解析方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
高分子モデルとフィラーモデルが配置された基本セルに隣接するイメージセルにおいて前記基本セルと同じ現象が生じるとする周期境界条件を用い、前記基本セルの各モデルについて、前記基本セルと前記イメージセルに配置される他のモデルとの間に作用するポテンシャルを考慮して分子動力学計算を実行し、前記基本セルの各モデルの座標を算出する分子動力学計算実行部と、
前記分子動力学計算実行部の算出結果に基づき、前記基本セル及び前記イメージセルにおいてフィラー同士が接触しているかを判定し、或るフィラーと接触する全てのフィラーを表す論理的な木構造を有する隣接データを生成する隣接データ生成部と、
前記隣接データを用いて、前記基本セルの或るフィラーを始点とし、前記イメージセルの対応するフィラーを終点として、前記始点から前記終点まで到達できるかを探索アルゴリズムで検索する探索実行部と、
前記探索実行部の探索によって前記始点から前記終点まで到達できた場合には、当該フィラーがネットワークを構成していると判定するネットワーク判定部と、
を備える。
高分子モデルとフィラーモデルが配置された基本セルに隣接するイメージセルにおいて前記基本セルと同じ現象が生じるとする周期境界条件を用い、前記基本セルの各モデルについて、前記基本セルと前記イメージセルに配置される他のモデルとの間に作用するポテンシャルを考慮して分子動力学計算を実行し、前記基本セルの各モデルの座標を算出するステップと、
前記分子動力学計算の算出結果に基づき、前記基本セル及び前記イメージセルにおいてフィラー同士が接触しているかを判定し、或るフィラーと接触する全てのフィラーを表す論理的な木構造を有する隣接データを生成するステップと、
前記隣接データを用いて、前記基本セルの或るフィラーを始点とし、前記イメージセルの対応するフィラーを終点として、前記始点から前記終点まで到達できるかを探索アルゴリズムで検索するステップと、
前記探索によって前記始点から前記終点まで到達できた場合には、当該フィラーがネットワークを構成していると判定するステップと、
を含む。
本実施形態の装置は、高分子材料に配合されるフィラーを解析する装置であり、具体的には、高分子材料においてフィラーが広範囲のネットワークを形成しているか否かの判定、及び当該ネットワークの分析を行う。本実施形態では、高分子材料をゴムとし、フィラーをカーボンブラックやシリカを想定しているが、これには限定されない。
R0=R+δ …(1)
ただし、フィラーの直径がR、2つのフィラーの表面粒子間のポテンシャルが最小値となる距離がδである。フィラー表面粒子間のポテンシャルとしてレナード・ジョーンズポテンシャルを使用するので、δは次の式(2)で表される。
σは2つのフィラーの表面粒子間に設定したレナード・ジョーンズ半径である。
a1…(a2)
a2…(a1、a3)
a3…(a2、a4)
a4…(a3、b1)
b1…(a4、b2)
となる。この隣接データは、図4に示すような論理的な木構造を有することになる。
上記装置を用いて高分子材料に配合されるフィラーを解析する方法について、図6を参照して説明する。
高分子モデルとフィラーモデルが配置された基本セルC1に隣接するイメージセルC2において基本セルC1と同じ現象が生じるとする周期境界条件を用い、基本セルC1の各モデルについて、基本セルC1とイメージセルC2に配置される他のモデルとの間に作用するポテンシャルUを考慮して分子動力学計算を実行し、基本セルC1の各モデルの座標を算出する分子動力学計算実行部2と、
分子動力学計算実行部2の算出結果に基づき、基本セルC1及びイメージセルC2においてフィラー同士が接触しているかを判定し、或るフィラーと接触する全てのフィラーを表す論理的な木構造を有する隣接データを生成する隣接データ生成部3と、
隣接データを用いて、基本セルC1の或るフィラーを始点とし、イメージセルC2の対応するフィラーを終点として、始点から終点まで到達できるかを探索アルゴリズムで検索する探索実行部4と、
探索実行部4の探索によって始点から終点まで到達できた場合には、フィラーがネットワークを構成していると判定するネットワーク判定部5と、
を備える。
高分子モデルとフィラーモデルが配置された基本セルC1に隣接するイメージセルC2において基本セルC1と同じ現象が生じるとする周期境界条件を用い、基本セルC1の各モデルについて、基本セルC1とイメージセルC2に配置される他のモデルとの間に作用するポテンシャルUを考慮して分子動力学計算を実行し、基本セルC1の各モデルの座標を算出するステップ(S100)と、
分子動力学計算の算出結果に基づき、基本セルC1及びイメージセルC2においてフィラー同士が接触しているかを判定し、或るフィラーと接触する全てのフィラーを表す論理的な木構造を有する隣接データを生成するステップ(S101、S102,S103)と、
隣接データを用いて、基本セルC1の或るフィラーを始点とし、イメージセルC2の対応するフィラーを終点として、始点から終点まで到達できるかを探索アルゴリズムで検索するステップ(S104)と、
探索によって始点から終点まで到達できた場合には、フィラーがネットワークを構成していると判定するステップ(S105)と、
を含む。
基本セルC1及びイメージセルC2のフィラーモデルの座標を用いてフィラー同士の重心間距離Lが所定距離R0以下であるときに両フィラーが接触していると判定する接触判定部31と、を備え、
隣接データ生成部3は、接触判定部31の判定結果に基づいて隣接データを生成する。
基本セルC1及びイメージセルC2のフィラーモデルの座標を用いてフィラー同士の重心間距離Lが所定距離R0以下であるときに両フィラーが接触していると判定するステップ(S102)と、を含み、
接触判定結果に基づいて隣接データを生成する(S103)。
C2…イメージセル
2…分子動力学計算実行部
3…隣接データ生成部
30…座標生成部
31…接触判定部
4…探索実行部
5…ネットワーク判定部
Claims (7)
- 高分子モデルとフィラーモデルが配置された基本セルに隣接するイメージセルにおいて前記基本セルと同じ現象が生じるとする周期境界条件を用い、前記基本セルの各モデルについて、前記基本セルと前記イメージセルに配置される他のモデルとの間に作用するポテンシャルを考慮して分子動力学計算を実行し、前記基本セルの各モデルの座標を算出する分子動力学計算実行部と、
前記分子動力学計算実行部の算出結果に基づき、前記基本セル及び前記イメージセルにおいてフィラー同士が接触しているかを判定し、或るフィラーと接触する全てのフィラーを表す論理的な木構造を有する隣接データを生成する隣接データ生成部と、
前記隣接データを用いて、前記基本セルの或るフィラーを始点とし、前記イメージセルの対応するフィラーを終点として、前記始点から前記終点まで到達できるかを探索アルゴリズムで検索する探索実行部と、
前記探索実行部の探索によって前記始点から前記終点まで到達できた場合には、当該フィラーがネットワークを構成していると判定するネットワーク判定部と、
を備える、高分子材料に配合されるフィラーの解析装置。 - 前記基本セルにおける前記フィラーモデルの座標に基づき前記イメージセルにおけるフィラーモデルの座標を生成する座標生成部と、
前記基本セル及び前記イメージセルのフィラーモデルの座標を用いてフィラー同士の重心間距離が所定距離以下であるときに両フィラーが接触していると判定する接触判定部と、
を備え、
前記隣接データ生成部は、前記接触判定部の判定結果に基づいて前記隣接データを生成する請求項1に記載の装置。 - 前記探索アルゴリズムは、深さ優先探索アルゴリズムである請求項1又は2に記載の装置。
- コンピュータが実行する方法であって、
高分子モデルとフィラーモデルが配置された基本セルに隣接するイメージセルにおいて前記基本セルと同じ現象が生じるとする周期境界条件を用い、前記基本セルの各モデルについて、前記基本セルと前記イメージセルに配置される他のモデルとの間に作用するポテンシャルを考慮して分子動力学計算を実行し、前記基本セルの各モデルの座標を算出するステップと、
前記分子動力学計算の算出結果に基づき、前記基本セル及び前記イメージセルにおいてフィラー同士が接触しているかを判定し、或るフィラーと接触する全てのフィラーを表す論理的な木構造を有する隣接データを生成するステップと、
前記隣接データを用いて、前記基本セルの或るフィラーを始点とし、前記イメージセルの対応するフィラーを終点として、前記始点から前記終点まで到達できるかを探索アルゴリズムで検索するステップと、
前記探索によって前記始点から前記終点まで到達できた場合には、当該フィラーがネットワークを構成していると判定するステップと、
を含む、高分子材料に配合されるフィラーの解析方法。 - 前記基本セルにおける前記フィラーモデルの座標に基づき前記イメージセルにおけるフィラーモデルの座標を生成するステップと、
前記基本セル及び前記イメージセルのフィラーモデルの座標を用いてフィラー同士の重心間距離が所定距離以下であるときに両フィラーが接触していると判定するステップと、
を含み、
前記判定結果に基づいて前記隣接データを生成する請求項4に記載の方法。 - 前記探索アルゴリズムは、深さ優先探索アルゴリズムである請求項4又は5に記載の方法。
- 請求項4〜6に記載の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
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