JP6492438B2 - Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance - Google Patents
Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance Download PDFInfo
- Publication number
- JP6492438B2 JP6492438B2 JP2014151187A JP2014151187A JP6492438B2 JP 6492438 B2 JP6492438 B2 JP 6492438B2 JP 2014151187 A JP2014151187 A JP 2014151187A JP 2014151187 A JP2014151187 A JP 2014151187A JP 6492438 B2 JP6492438 B2 JP 6492438B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- specific substance
- model
- filler
- particles
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 149
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 98
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims description 39
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 201
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 193
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 17
- 238000000329 molecular dynamics simulation Methods 0.000 claims description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 62
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 11
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/44—Resins; Plastics; Rubber; Leather
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Description
本発明は、特定物質の解析用モデルの作成方法、特定物質の解析用モデルの作成用コンピュータプログラム、特定物質のシミュレーション方法及び特定物質のシミュレーション用コンピュータプログラムに関し、特に、特定物質の形状が材料特性に与える影響を解析できる特定物質の解析用モデルの作成方法、特定物質の解析用モデルの作成用コンピュータプログラム、特定物質のシミュレーション方法及び特定物質のシミュレーション用コンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a method for creating a model for analyzing a specific substance, a computer program for creating a model for analyzing a specific substance, a simulation method for a specific substance, and a computer program for simulating a specific substance. The present invention relates to a method for creating a model for analyzing a specific substance that can analyze the effects on the computer, a computer program for creating a model for analyzing a specific substance, a simulation method for a specific substance, and a computer program for simulating a specific substance.
従来、自動車用タイヤなどに用いられる変性ポリマーとフィラーとを含む高分子材料のモデルの作成方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このモデルの作成方法では、変性ポリマーとフィラーとの間の相互作用を他の粒子間の相互作用より大きくして変性ポリマーとフィラーとを高分子材料中に分散させる。そして、変性ポリマーとフィラーとの間の相互作用を他の粒子間の相互作用より小さくして変性ポリマーの末端とフィラーとを反応させて高分子材料の解析用モデルを作成する。 Conventionally, a method for creating a model of a polymer material including a modified polymer and a filler used for automobile tires has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this model creation method, the interaction between the modified polymer and the filler is made larger than the interaction between other particles, and the modified polymer and the filler are dispersed in the polymer material. Then, the interaction between the modified polymer and the filler is made smaller than the interaction between other particles, and the terminal of the modified polymer and the filler are reacted to create a model for analyzing the polymer material.
ところで、ポリマー及びカーボンブラックをフィラーとして含むゴム材料においては、ゴム中でカーボンブラックが凝集し、ゴムコンパウンドの材料特性に大きな影響を与える複雑な形状を有するフィラー構造体が形成される場合がある。このようなフィラー構造体が形成されたゴム材料の材料特性の形状を正確に解析するためには、フィラー構造体の形状に対応したフィラーモデルを作成する必要がある。しかしながら、従来の解析用モデルの作成方法では、複雑な形状のフィラーモデルを作成することは難しく、複合材料の材料特性を必ずしも十分に解析できない場合があった。 By the way, in a rubber material containing a polymer and carbon black as a filler, the carbon black aggregates in the rubber, and a filler structure having a complicated shape that greatly affects the material properties of the rubber compound may be formed. In order to accurately analyze the shape of the material characteristics of the rubber material on which such a filler structure is formed, it is necessary to create a filler model corresponding to the shape of the filler structure. However, with the conventional method for creating an analysis model, it is difficult to create a filler model having a complicated shape, and the material characteristics of the composite material may not always be sufficiently analyzed.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、任意形状の解析用モデルを作成でき、特定物質の形状が材料特性に与える影響を正確に解析可能な特定物質の解析用モデルの作成方法、特定物質の解析用モデルの作成用コンピュータプログラム、特定物質のシミュレーション方法及び特定物質のシミュレーション用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an analysis model of a specific substance that can create an analysis model of an arbitrary shape and can accurately analyze the influence of the shape of the specific substance on material properties is provided. It is an object to provide a creation method, a computer program for creating a model for analyzing a specific substance, a simulation method for a specific substance, and a computer program for simulation of a specific substance.
本発明の特定物質の解析用モデルの作成方法は、コンピュータを用いて分子動力学法により特定物質の形状が材料特性に与える影響を解析するためのモデルを作成する特定物質の解析用モデルの作成方法であって、前記特定物質をモデル化するモデル化領域を設定する第1ステップと、前記モデル化領域の全体を含む領域であって、当該領域内に原子及び当該原子の集合体を含む粒子を配置する粒子配置領域を設定する第2ステップと、前記粒子配置領域内に指定密度で前記粒子を配置する第3ステップと、前記粒子配置領域内における前記モデル化領域内に配置された前記粒子を相互に結合させて前記特定物質のモデルを作成する第4ステップとを含むことを特徴とする、特定物質の解析用モデルの作成方法。 The method for creating a model for analyzing a specific substance of the present invention is a method for creating a model for analyzing a specific substance by using a computer to create a model for analyzing the influence of the shape of the specific substance on material properties by molecular dynamics. A method comprising: a first step of setting a modeling region for modeling the specific substance; and a region including the entire modeling region, the particle including an atom and an aggregate of the atoms in the region A second step of setting a particle arrangement region for arranging particles, a third step of arranging the particles at a specified density in the particle arrangement region, and the particles arranged in the modeling region in the particle arrangement region And a fourth step of creating a model of the specific substance by combining them with each other.
この特定物質の解析用モデルの作成方法によれば、解析対象となる特定物質の形状に応じて任意形状のモデル化領域を指定するので、フィラーなどの複雑な形状を有する特定物質の解析用モデルを正確に作成することが可能となる。これにより、任意形状の解析用モデルを作成できるので、特定物質の材料特性を正確に解析可能な特定物質の解析用モデルの作成方法を実現することが可能となる。しかも、粒子配置領域内における作成する特定物質の形状に対応したモデル化領域内に配置した粒子を結合させるので、計算領域の全域に粒子を配置する場合と比較して結合させる粒子数を削減することが可能となり、複雑な形状の特定物質の解析用モデルを作成することが可能となる。 According to this method for creating an analysis model for a specific substance, a modeling area of an arbitrary shape is designated according to the shape of the specific substance to be analyzed, so an analysis model for a specific substance having a complicated shape such as a filler Can be created accurately. As a result, an analysis model having an arbitrary shape can be created, so that a method for creating a model for analyzing a specific substance that can accurately analyze the material characteristics of the specific substance can be realized. In addition, since the particles arranged in the modeling region corresponding to the shape of the specific substance to be created in the particle arrangement region are combined, the number of particles to be combined is reduced compared to the case where particles are arranged in the entire calculation region. Therefore, it becomes possible to create a model for analyzing a specific substance having a complicated shape.
本発明の特定物質の解析用モデルの作成方法においては、前記第3ステップにおいて、前記モデル化領域内に配置した前記粒子間の粒子間距離が予め定めた所定範囲の距離以下の場合に、前記粒子間に相互作用が生じるポテンシャルが定義されてなることが好ましい。前記第3ステップにおいて、前記粒子配置領域内に配置した前記粒子間の粒子間距離が予め定めた所定範囲の距離以下の場合に、前記粒子間に相互作用が生じるポテンシャルが定義されてなることが好ましい。この方法により、特定物質の粒子間に斥力などを作用させることが可能となるので、粒子の分散状態を変化させることができ、より少ない粒子数で解析用モデルを作成でき、計算効率が向上する。 In the method for creating a model for analyzing a specific substance of the present invention, in the third step, when the interparticle distance between the particles arranged in the modeling region is equal to or less than a predetermined range distance, It is preferable to define a potential at which an interaction occurs between particles. In the third step, when the inter-particle distance between the particles arranged in the particle arrangement region is equal to or less than a predetermined range, a potential for causing an interaction between the particles may be defined. preferable. This method makes it possible to apply repulsive force between particles of a specific substance, so that the dispersion state of particles can be changed, an analysis model can be created with a smaller number of particles, and calculation efficiency is improved. .
本発明の特定物質の解析用モデルの作成方法においては、前記第4ステップにおいて、前記粒子配置領域内の外縁部の前記粒子同士のみを相互に結合させることが好ましい。この方法により、解析用モデルの作成に要する粒子の結合点数を削減することができるので、演算処理に要する計算時間を短縮することが可能となる。 In the method for creating a model for analyzing a specific substance of the present invention, in the fourth step, it is preferable that only the particles at the outer edge in the particle arrangement region are coupled to each other. This method can reduce the number of particle bonding points required to create the analysis model, and thus can reduce the calculation time required for the arithmetic processing.
本発明の特定物質の解析用モデルの作成方法においては、前記特定物質が、フィラーであることが好ましい。この方法により、複雑な形状のフィラーモデルを任意に作成することができるので、高分子材料におけるフィラーモデルの形状が材料特性に与える影響を正確に評価することが可能となる。 In the method for creating a model for analyzing a specific substance of the present invention, the specific substance is preferably a filler. By this method, a filler model having a complicated shape can be arbitrarily created. Therefore, it is possible to accurately evaluate the influence of the shape of the filler model in the polymer material on the material characteristics.
本発明の特定物質の解析用モデルの作成用コンピュータプログラムは、上記特定物質の解析用モデルの作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。 A computer program for creating a model for analyzing a specific substance according to the present invention causes a computer to execute the method for creating a model for analyzing a specific substance.
この特定物質の解析用モデルの作成用コンピュータプログラムによれば、解析対象となる特定物質の形状に応じて任意形状のモデル化領域を指定するので、フィラーなどの複雑な形状を有する特定物質の解析用モデルを正確に作成させることが可能となる。これにより、任意形状の解析用モデルを作成できるので、特定物質の材料特性を正確に解析可能な特定物質の解析用モデルの作成方法を実現することが可能となる。しかも、粒子配置領域内における作成する特定物質の形状に対応したモデル化領域内に配置した粒子を結合させるので、計算領域の全域に粒子を配置する場合と比較して結合させる粒子数を削減することが可能となり、複雑な形状の特定物質の解析用モデルを作成させることが可能となる。 According to this computer program for creating a model for analysis of a specific substance, a modeling area of an arbitrary shape is specified according to the shape of the specific substance to be analyzed, so analysis of a specific substance having a complicated shape such as a filler It is possible to accurately create a model for use. As a result, an analysis model having an arbitrary shape can be created, so that a method for creating a model for analyzing a specific substance that can accurately analyze the material characteristics of the specific substance can be realized. In addition, since the particles arranged in the modeling region corresponding to the shape of the specific substance to be created in the particle arrangement region are combined, the number of particles to be combined is reduced compared to the case where particles are arranged in the entire calculation region. Therefore, it is possible to create a model for analysis of a specific substance having a complicated shape.
本発明の特定物質のシミュレーション方法は、上記特定物質の解析用モデルの作成方法で作成した特定物質の解析用モデルを、当該特定物質とは異なる他の特定物質の解析用モデル中に配置し、前記特定物質の解析用モデルと前記他の特定物質の解析用モデルとの間に相互作用を設定して分子動力学法を用いて緩和計算を実行することを特徴とする。 The specific substance simulation method of the present invention arranges the analysis model of the specific substance created by the above-mentioned method of creating the specific substance analysis model in an analysis model of another specific substance different from the specific substance, An interaction is set between the analysis model for the specific substance and the analysis model for the other specific substance, and relaxation calculation is executed using a molecular dynamics method.
この特定物質のシミュレーション方法によれば、任意に作成した複雑な形状の特定物質の解析用モデルを他の特定物質の解析用モデル中に配置するので、解析用モデルの挿入により生じた不安定構造を解消して平衡状態が得られ、特定物質の形状が他の特定物質に及ぼす影響を解析することが可能となる。 According to this specific substance simulation method, an arbitrarily created complex analysis model for specific substances is placed in the analysis model for other specific substances, so unstable structures generated by the insertion of analysis models It is possible to solve the above and obtain an equilibrium state and analyze the influence of the shape of the specific substance on other specific substances.
本発明の特定物質のシミュレーション方法は、上記特定物質の解析用モデルの作成方法で作成した特定物質の解析用モデルを用いて変形解析を実行することを特徴とする。 The specific substance simulation method of the present invention is characterized in that the deformation analysis is performed using the specific substance analysis model created by the above specific substance analysis model creation method.
この特定物質のシミュレーション方法によれば、任意に作成した複雑な形状の特定物質の解析用モデルを用いて変形解析を実行するので、特定物質の形状が材料特性に及ぼす影響を解析することが可能となり、コンパウンドの力学特性を得ることが可能となる。 According to this specific substance simulation method, deformation analysis is executed using an arbitrarily created analysis model for specific substances with complex shapes, so it is possible to analyze the effect of the shape of specific substances on material properties Thus, the mechanical properties of the compound can be obtained.
本発明の特定物質のシミュレーション用コンピュータプログラムは、上記特定物質のシミュレーション方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The computer program for simulation of a specific substance of the present invention causes the computer to execute the simulation method for the specific substance.
この特定物質のシミュレーション用コンピュータプログラムによれば、任意に作成した複雑な形状の特定物質の解析用モデルを用いたシミュレーションを実行できるので、特定物質の形状が材料特性に及ぼす影響を解析することが可能となる。 According to this computer program for simulation of a specific substance, it is possible to execute a simulation using an arbitrarily created model for analyzing a specific substance of a complicated shape, so that it is possible to analyze the influence of the shape of a specific substance on material properties It becomes possible.
本発明によれば、任意形状の解析用モデルを作成でき、特定物質の形状が材料特性に与える影響を正確に解析可能な特定物質の解析用モデルの作成方法、特定物質の解析用モデルの作成用コンピュータプログラム、特定物質のシミュレーション方法及び特定物質のシミュレーション用コンピュータプログラムを実現できる。 According to the present invention, an analysis model having an arbitrary shape can be created, and a method for creating an analysis model for a specific substance capable of accurately analyzing the influence of the shape of the specific substance on the material characteristics, creation of the analysis model for the specific substance Computer program, specific substance simulation method, and specific substance simulation computer program.
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing suitably.
本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法は、コンピュータを用いて分子動力学法により特定物質の形状が材料特性に与える影響を解析するためのモデルを作成する特定物質の解析用モデルの作成方法である。この特定物質の解析用モデルの作成方法は、特定物質をモデル化するモデル化領域を設定する第1ステップと、モデル化領域の全体を含む領域であって、当該領域内に原子及び当該原子の集合体である粒子を配置する粒子配置領域を設定する第2ステップと、粒子配置領域内に指定密度で粒子を配置する第3ステップと、粒子配置領域内におけるモデル化領域内に配置された粒子を相互に結合させて特定物質のモデルを作成する第4ステップとを含む。まず、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法の概要について説明する。本実施の形態では、解析対象となる特定物質が各種高分子材料などに添加されるフィラーである場合について説明するが、特定物質としてはフィラーに限定されない。 The method for creating a model for analyzing a specific substance according to this embodiment is a method for creating a model for analyzing the influence of the shape of a specific substance on material properties by molecular dynamics using a computer. This is a model creation method. This method for creating a model for analyzing a specific substance includes a first step of setting a modeling area for modeling a specific substance, an area including the entire modeling area, and an atom and an atom of the atom in the area. A second step of setting a particle arrangement region in which particles that are aggregates are arranged, a third step of arranging particles at a specified density in the particle arrangement region, and particles arranged in a modeling region in the particle arrangement region And a fourth step of creating a model of the specific substance by combining the two. First, an outline of a method for creating a model for analyzing a specific substance according to the present embodiment will be described. In this embodiment, the case where the specific substance to be analyzed is a filler added to various polymer materials and the like will be described, but the specific substance is not limited to the filler.
図1Aは、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法で作成されるフィラーモデル11(以下、「解析用モデル1」ともいう)の一例を示す概念図である。図1Aに示すように、本実施の形態に係るフィラーモデル11は、解析対象となるフィラーが一辺の長さが距離L1の略立方体状の仮想空間であるモデル化領域A1内でモデル化されたものである。
FIG. 1A is a conceptual diagram showing an example of a filler model 11 (hereinafter also referred to as “
図1Bは、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法で作成される解析用モデルの他の例を示す概念図である。図1Bに示す解析用モデル2では、図1に示した解析用モデル1のフィラーモデル11に代えて計算領域A1に第1のフィラーモデル11Aと第2のフィラーモデル11Bとがフィラーモデル化されている。第1のフィラーモデル11A及び第2のフィラーモデル11Bは、複数のフィラー粒子11aがそれぞれ略球体に集合して構成される。また、第1のフィラーモデル11Aと第2のフィラーモデル11Bとは、相互に凝集して外縁部の一部が連結(共有)されている。
FIG. 1B is a conceptual diagram showing another example of an analysis model created by the method for creating an analysis model for a specific substance according to the present embodiment. In the
図1Cは、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法で作成される解析用モデルの他の例を示す概念図である。図1Cに示す解析用モデル3では、図1に示した解析用モデル1のフィラーモデルに代えて計算領域A1内で第1のフィラーモデル11Aと第2のフィラーモデル11Bと第3のフィラーモデル11Cと第4のフィラーモデル11Dとがモデル化されている。第1のフィラーモデル11A、第2のフィラーモデル11B、第3のフィラーモデル11C及び第4のフィラーモデル11Dは、複数のフィラー粒子11aがそれぞれ略球状体に集合して構成される。第1のフィラーモデル11Aと第2のフィラーモデル11Bとの間は、相互に凝集して外縁部の一部が連結(共有)されている。第2のフィラーモデル11Bと第3のフィラーモデル11Cとの間は、相互に凝集して外縁部の一部が連結(共有)されている。第3のフィラーモデル11Cと第4のフィラーモデル11Dとの間は、相互に凝集して外縁部の一部が連結(共有)されている。第1のフィラーモデル11Aと第4のフィラーモデル11Dとの間は、相互に凝集して外縁部の一部が近接している。このように、本実施の形態によれば、2つの第1のフィラーモデル11A及び第2のフィラーモデル11Bが凝集した複雑な形状の解析用モデル2及び4つの第1のフィラーモデル11A、第2のフィラーモデル11B、第3のフィラーモデル11C、及び第4のフィラーモデル11Dが凝集した複雑な形状の解析用モデル3を作成することも可能である。
FIG. 1C is a conceptual diagram showing another example of an analysis model created by the method for creating an analysis model for a specific substance according to the present embodiment. In the
このように、本実施の形態によれば、2つの第1のフィラーモデル11A及び第2のフィラーモデル11Bが凝集した複雑な形状の解析用モデル(以下、「解析用モデル2」ともいう)及び4つの第1のフィラーモデル11A、第2のフィラーモデル11B、第3のフィラーモデル11C及び第4のフィラーモデル11Dが凝集した複雑な形状の解析用モデル(以下、「解析用モデル3」ともいう)を作成することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, an analysis model having a complicated shape in which the two
フィラーとしては、例えば、カーボンブラック、シリカ、及びアルミナなどが含まれる。フィラーモデル11は、複数のフィラー原子及び複数のフィラー原子の集合体としてのフィラー粒子11aが集合した略球状体としてモデル化される。フィラー粒子11aは、複数のフィラー粒子11a間の結合鎖(不図示)によって相対位置が特定されている。この結合鎖(不図示)は、フィラー粒子11a間の結合距離である平衡長とばね定数とが定義されたバネとしての機能を有し、各フィラー粒子11a間を拘束している。結合鎖は、フィラー粒子11aの相対位置及び捻り、曲げなどによって力が発生するポテンシャルが定義されているボンドである。このフィラーモデル11は、フィラーを分子動力学で取り扱うための数値データ(フィラー粒子11aの質量、体積、直径及び初期座標などを含む)である。フィラーモデル11の数値データは、コンピュータに入力される。
Examples of the filler include carbon black, silica, and alumina. The
次に、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法について詳細に説明する。図2A〜図2Dは、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法の説明図である。なお、図2A〜図2Dにおいては、図1Aに示した略直方体状の計算領域A1の正面の一部を示している。 Next, a method for creating a model for analyzing a specific substance according to the present embodiment will be described in detail. 2A to 2D are explanatory diagrams of a method for creating a specific substance analysis model according to the present embodiment. 2A to 2D show a part of the front of the calculation area A1 having a substantially rectangular parallelepiped shape shown in FIG. 1A.
図2Aに示すように、本実施の形態においては、まず、計算領域A1内に解析対象となる特定物質であるフィラーをモデル化するモデル化領域A2を設定する。このモデル化領域A2は、全域が計算領域A1に含まれる領域である。また、モデル化領域A2は、作成するフィラーモデル11の形状に対応して計算領域A1内に任意形状の領域として設定する。本実施の形態では、モデル化領域A2は、図1Aに示した解析用モデル1の形状に対応するように、1つの略球体状の領域として設定する。なお、モデル化領域A2は、図1Bに示した解析用モデル2の形状に対応するように、2つの略球体状の領域の外縁部の一部が相互に共有される形状の領域として設定してもよい。さらに、モデル化領域A2は、図1Cに示した解析用モデル3の形状に対応するように、4つの略球体状の領域の外縁部の一部が相互に共有される形状の領域として設定してもよい。また、モデル化領域A2は、例えば、計算領域A1内に指定した特定点を中心座標とする所定の半径を有する略球状体として指定してもよい。また、モデル化領域A2は、計算領域A1内に指定した複数の特定点を各頂点座標とする多面体として指定してもよい。さらに、モデル化領域A2は、CADなどによる作図で作成した立体形状に基づいて指定してもよい。
As shown in FIG. 2A, in the present embodiment, first, a modeling area A2 for modeling a filler that is a specific substance to be analyzed is set in the calculation area A1. This modeling area A2 is an area where the entire area is included in the calculation area A1. Further, the modeling area A2 is set as an area having an arbitrary shape in the calculation area A1 corresponding to the shape of the
次に、図2Bに示すように、フィラー原子及びフィラー原子の集合体としてのフィラー粒子11aを配置する粒子配置領域A3を設定する。この粒子配置領域A3は、モデル化領域A2の全域を含む領域である。図2Bに示す例では、粒子配置領域A3としてモデル化領域A2を中心とする略立方体状の領域を指定する例について説明したがこの構成に限定されない。粒子配置領域A3の形状としては、例えば、略球体状、楕円体状、円錐状、円柱状、三角柱状、立方体状、直方体状、及び多面体状などが挙げられる。これらの中でも、粒子配置領域A3の形状としては、計算効率を向上する観点から、立方体状及び直方体状が好ましく、直方体状がより好ましい。また、粒子配置領域A3の形状としては、計算効率を向上する観点から、モデル化領域A2の最大長に対して1.5倍以下が好ましく、1.3倍以下がより好ましい。
Next, as shown in FIG. 2B, a particle arrangement region A3 in which filler particles and
次に、図2Cに示すように、粒子配置領域A3内に指定密度でフィラー粒子11aを配置する。これにより、モデル化領域A2内の全域にも指定密度でフィラー粒子11aが配置される。ここでの指定密度とは、作成するフィラーモデル11内に充填されるフィラー粒子11aの密度である。ここでは、計算領域A1内の一部に設けた粒子配置領域A3内にフィラー粒子11aを配置するので、計算領域A1の全域にフィラー粒子11aを配置する場合と比較して配置するフィラー粒子11aを削減することが可能となる。この結果、フィラーモデル11の作成に要するフィラー粒子11aを削減することが可能となり、計算効率が向上する。
Next, as shown in FIG. 2C,
次に、図2Dに示すように、粒子配置領域A3内におけるモデル化領域A2内に配置された複数のフィラー粒子11aを相互に結合させてフィラーモデル11を作成し、粒子配置領域A3外の粒子を削除する。ここでは、粒子配置領域A3内に配置された複数のフィラー粒子11aを相互に結合させてもよい。また、モデル化領域A2内のフィラー粒子11aを抽出し、抽出したフィラー粒子11aを相互に結合してもよく、モデル化領域A2外のフィラー粒子11aを削除してから残りのフィラー粒子11aを相互に結合してもよい。また、フィラー粒子11aを結合させる場合には、後述するフィラーモデル11を用いたシミュレーションでの解析時のフィラー粒子11aの形状を維持する観点から、結合鎖で強固に結合させることが好ましい。ここで、結合鎖による結合強度としては、例えば、フィラーモデル11を用いて解析を行う場合にフィラー粒子11a同士の位置を維持することが可能の程度の強度である。
Next, as shown in FIG. 2D, a
なお、モデル化領域A2内にフィラー粒子11aを配置する際には、粒子配置領域A3内に配置したフィラー粒子11a間の粒子間距離が、予め定めた所定範囲の距離以下の場合にフィラー粒子11a間に相互作用が生じるポテンシャルがフィラー粒子11aに定義されることが好ましい。これにより、フィラー粒子11a間に引力及び斥力などを作用させることが可能となるので、粒子の分散状態を変化させることができる。特に、フィラー粒子11a間に斥力を作用させることにより、フィラー粒子11a間の粒子間距離を大きくすることができるので、少ないフィラー粒子11a数でフィラーモデル11を作成でき、計算効率が向上する。ここで、ポテンシャルとは、フィラー粒子11a間の距離及び角度の関数であって、2つのフィラー粒子11a間に作用する力を計算する際に用いられる。ポテンシャルとしては、例えば、結合鎖で連結されたフィラー粒子11a間のボンドストレッチのポテンシャル、連続する3つのフィラー粒子11aで構成されるベンディングのポテンシャル、連続する3及び4つのフィラー粒子11aで構成されるトーションのポテンシャル、及び、互いに連結されていないフィラー粒子11a間のファンデルワールス力のポテンシャルなどが定義される。これらのポテンシャルは、距離又は結合角の関数として具体的に設定され、コンピュータに入力される。
When the
図3及び図4は、フィラー粒子11aの結合の説明図である。図3に示すように、フィラー粒子11aを結合させる際には、モデル化領域A2内の外縁部のフィラー粒子11a同士のみを相互に結合させることが好ましい。これにより、フィラーモデル11の作成に要するフィラー粒子11aの結合点数を削減することができるので、演算処理に要する計算時間を短縮することが可能となる。
3 and 4 are explanatory views of the bonding of the
また、図4に示すように、フィラー粒子11aを結合させる際には、フィラー粒子11aの中心点P1がモデル化領域A2内に存在するフィラー粒子11aを選定してもよく、中心点P2の一部がモデル化領域A2外に存在するフィラー粒子11bを選定してもよい。このように、モデル化領域A2の境界部で選定するフィラー粒子11aを適宜選択することにより、作成するフィラーモデル11の表面形状を制御することができる。
Further, as shown in FIG. 4, when the
次に、図5A〜図5Cを参照して本実施の形態に係るシミュレーション方法について説明する。図5A〜図5Cは、本実施の形態に係るシミュレーション方法の説明図である。なお、図5A〜図5Cにおいては、図2A〜図2Dと同様に、図1Aに示した略直方体状の計算領域A1の正面の一部を示している。 Next, a simulation method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5C. 5A to 5C are explanatory diagrams of the simulation method according to the present embodiment. 5A to 5C show a part of the front surface of the substantially rectangular parallelepiped calculation area A1 shown in FIG. 1A as in FIGS. 2A to 2D.
本実施の形態に係るシミュレーション方法は、上述した実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法で作成した解析用モデルを用いたシミュレーション方法である。以下においては、図1Bに示した解析用モデル2を用いたシミュレーション方法について説明する。
The simulation method according to the present embodiment is a simulation method using the analysis model created by the method for creating the analysis model for the specific substance according to the above-described embodiment. In the following, a simulation method using the
図5Aに示すように、本実施の形態に係るシミュレーション方法では、まず計算領域A1内に、複数のポリマー原子及び複数のポリマー原子の集合体であるポリマー粒子(不図示)によって構成されるポリマーモデル12を所定密度で充填する。ポリマーとしては、例えば、ゴム、樹脂、及びエラストマーなどが含まれる。ポリマーモデル12は、複数のポリマー原子及び複数のポリマー原子の集合体であるポリマー粒子が結合鎖を介して連結されたものである。ポリマー粒子は、複数のポリマー粒子間の結合鎖によって相対位置が特定されている。この結合鎖は、ポリマー粒子間の結合距離である平衡長とばね定数とが定義されたバネとしての機能を有し、各ポリマー粒子間を拘束している。結合鎖は、ポリマー粒子の相対位置及び捻り、曲げなどによって力が発生するポテンシャルが定義されているボンドである。このポリマーモデル12は、ポリマーを分子動力学で取り扱うための数値データ(ポリマー粒子の質量、体積、直径及び初期座標などを含む)である。ポリマーモデル12の数値データは、コンピュータに入力される。ポリマーモデル12には、必要に応じてポリマーにフィラーとの親和性を高める変性剤を配合してもよい。この変性剤としては、例えば、水酸基、カルボニル基、及び原子団の官能基などが含まれる。
As shown in FIG. 5A, in the simulation method according to the present embodiment, first, in the calculation area A1, a polymer model composed of a plurality of polymer atoms and polymer particles (not shown) that are aggregates of a plurality of polymer atoms. 12 is filled at a predetermined density. Examples of the polymer include rubber, resin, and elastomer. The
次に、図5Bに示すように、計算領域A1内に充填されたポリマーモデル12の一部を除去したポリマー除去領域A4を作成する。このポリマー除去領域A4は、上述した解析用モデルの作成方法で作成したフィラーの解析用モデル2に対応した形状を有する領域である。次に、図5Cに示すように、ポリマー除去領域A4にフィラーの解析用モデル2を配置する。次に、フィラーの解析用モデル2とポリマーモデル12との間に相互作用を設定して分子動力学法を用いて緩和計算及び伸張解析などの変形解析を実行する。
Next, as shown in FIG. 5B, a polymer removal area A4 is created by removing a part of the
本実施の形態に係るシミュレーション方法においては、緩和計算を行う場合には、ポリマー粒子間の距離の伸びきり長が定義されていないポテンシャルを使用することが好ましい。これにより、隣接するポリマーモデルがポリマー粒子間で絡まっても解けやすくなるので、ポリマーモデルの絡まりによって作用する大きな力を抑制することができるので、計算落ちの発生を防ぐことができる。また、変形解析を行う場合には、ポリマー粒子間の距離の伸びきり長が定義されているポテンシャルを使用することが好ましい。これにより、伸びきり長以上のポリマー粒子間距離が許容されずに分子動力学計算が行われるので、ポリマーの分子運動に近似させて、変形解析することができ、シミュレーションの精度が向上する。 In the simulation method according to the present embodiment, when the relaxation calculation is performed, it is preferable to use a potential for which the full length of the distance between the polymer particles is not defined. Thereby, even if the adjacent polymer model is entangled between the polymer particles, it is easy to be solved, so that a large force acting due to the entanglement of the polymer model can be suppressed, so that it is possible to prevent the occurrence of calculation loss. In addition, when performing deformation analysis, it is preferable to use a potential in which the full length of the distance between polymer particles is defined. Thereby, since the molecular dynamics calculation is performed without allowing the distance between the polymer particles more than the full length, the deformation analysis can be performed by approximating the molecular motion of the polymer, and the accuracy of the simulation is improved.
次に、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法及び特定物質のシミュレーション方法について詳細に説明する。図6は、本発明の実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法及び特定物質のシミュレーション方法を実行する解析装置の機能ブロック図である。図6に示すように、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法及び特定物質のシミュレーション方法は、処理部52と記憶部54とを含むコンピュータである解析装置50が実現する。この解析装置50は、入力手段53を備えた入出力装置51と電気的に接続されている。入力手段53は、特定物質の解析用モデルの作成対象であるフィラーなどの各種物性値及び解析における境界条件などを処理部52又は記憶部54へ入力する。入力手段53としては、例えば、キーボード、マウスなどの入力デバイスが用いられる。
Next, a method for creating a specific substance analysis model and a specific substance simulation method according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 6 is a functional block diagram of an analysis apparatus that executes a method for creating a model for analyzing a specific substance and a simulation method for the specific substance according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the method for creating a specific substance analysis model and the specific substance simulation method according to the present embodiment are realized by an
処理部52は、例えば、中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)及びメモリを含む。処理部52は、各種処理を実行する際にコンピュータプログラムを記憶部54から読み込んでメモリに展開する。メモリに展開されたコンピュータプログラムは、各種処理を実行する。例えば、処理部52は、記憶部54から予め記憶された各種処理に係るデータを必要に応じて適宜メモリ上の自身に割り当てられた領域に展開し、展開したデータに基づいて特定物質の解析用モデルの作成及び特定物質の解析用モデルを用いた特定物質のシミュレーションに関する各種処理を実行する。
The
処理部52は、モデル作成部52aと、条件設定部52bと、解析部52cとを含む。モデル作成部52aは、予め記憶部54に記憶されたデータに基づき、分子動力学法によりポリマーの解析用モデルを作成する際のフィラーなどの特定物質の粒子数、分子数、分子量、分岐、形状、大きさ、反応時間、反応条件及び作成する解析用モデルに含まれる分子数である目標分子数などの構成要素の配置、設定及び計算ステップ数などの粗視化モデルの設定、分子鎖間などの相互作用などの各種計算パラメーターの初期条件の設定を行う。
The
フィラー粒子11a間の相互作用を調整する計算パラメーターとしては、下記式(1)で表されるレナード・ジョーンズポテンシャルのσ、εを用い、これらが調整される。ポテンシャルを計算する上限距離(カットオフ距離)を大きくすることで、遠距離まで働いた引力、斥力を調整できる。なお、フィラー粒子11a間の相互作用が一定値になるまで順次、フィラー粒子11a間の相互作用パラメーターを小さくすることが好ましい。レナード・ジョーンズポテンシャルのσ、εを大きな値から徐々に本来の値に近づけることにより、分子を不自然な状態に導かない穏やかな速度で粒子の接近を行うことができる。また、カットオフ距離も徐々に小さくすることにより、適正な範囲で引力、斥力を調整できる。
モデル作成部52aは、初期条件の設定の後、平衡化計算を行う。平衡化計算では、所定の温度、密度及び圧力で、初期設定後の各種構成要素が平衡状態に到達する所定の時間、分子動力学計算を行う。そして、モデル作成部52aは、初期条件の設定及び平衡化の計算処理後に、計算領域A1内に解析対象となる特定物質であるフィラーをモデル化するモデル化領域A2を任意形状の領域として設定する。ここでは、モデル作成部52aは、モデル化領域A2を計算領域A1内に指定した特定点を中心座標とする所定の半径を有する略球状体として指定してもよく、計算領域A1内に指定した複数の特定点を各頂点座標とする多面体として指定してもよく、CADなどによる作図で作成した立体形状に基づいて指定してもよい。
The
次に、モデル作成部52aは、設定したモデル化領域A2の全域を含む領域にフィラー原子及びフィラー原子の集合体としてのフィラー粒子11aを配置する粒子配置領域A3を設定する。ここでは、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3としては、例えば、略球体状、楕円体状、円錐状、円柱状、三角柱状、立方体状、直方体状、及び多面体状など任意形状の領域を指定する。
Next, the
次に、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3内に指定密度でフィラー粒子11aを配置してモデル化領域A2内の全域にフィラー粒子11aを配置する。次に、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3内におけるモデル化領域A2内に配置された複数のフィラー粒子11aを相互に結合させてフィラーモデル11を作成してから、粒子配置領域A3外の粒子を削除する。ここでは、モデル作成部52aは、モデル化領域A2内のフィラー粒子11aを抽出し、抽出したフィラー粒子11aを相互に結合してもよく、モデル化領域A2外のフィラー粒子11aを削除してから残りのフィラー粒子11aを相互に結合してもよい。また、モデル作成部52aは、フィラー粒子11aを結合させる場合には、結合鎖で強固に結合させてもよい。また、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3内にフィラー粒子11aを配置する際には、モデル化領域A2内に配置したフィラー粒子11a間の粒子間距離が、予め定めた所定範囲の距離以下の場合にフィラー粒子11a間に相互作用が生じるポテンシャルがフィラー粒子11aに定義されるようにしてもよい。さらに、モデル作成部52aは、フィラー粒子11aを結合させる際には、モデル化領域A2内の外縁部のフィラー粒子11a同士のみを相互に結合させてもよい。また、モデル作成部52aは、フィラー粒子11aを結合させる際には、フィラー粒子11aの中心点P1がモデル化領域A2内に存在するフィラー粒子11aを選定してもよく、中心点P2の一部がモデル化領域A2外に存在するフィラー粒子11bを選定してもよい。
Next, the
また、モデル作成部52aは、作成したフィラーモデル11とゴム、樹脂、及びエラストマーなどのポリマーを用いたポリマーモデル12とを併用して解析を行う場合には、フィラーモデル11を作成した後に、計算領域A1内にポリマー原子及び複数のポリマー原子の集合体であるポリマー粒子が計算領域A1内に所定密度で充填してポリマーモデル12を作成する。ここでは、モデル作成部52aは、必要に応じてポリマーにフィラーとの親和性を高める水酸基、カルボニル基、及び原子団の官能基などの変性剤を配合してもよい。
In addition, the
次に、モデル作成部52aは、ポリマーモデル12の一部のポリマー粒子を除去してフィラーの解析用モデル2に対応した形状を有する領域であるポリマー除去領域A4を作成し、作成したポリマー除去領域A4にフィラーの解析用モデルを配置する。
Next, the
条件設定部52bは、モデル作成部52aで作成したフィラーモデル11及びポリマーモデル12を用いた分子動力学法による運動シミュレーション(解析)を実行するための各種条件を設定する。条件設定部52bは、入力手段53からの入力及び記憶部54に記憶されている情報に基づいて各種条件を設定する。各種条件としては、解析を実行するフィラーの分子鎖の位置及び数、フィラー原子、フィラー原子団、フィラー粒子及びフィラー粒子群の位置及び数、フィラー粒子番号、ポリマーの分子鎖の位置及び数、ポリマー原子、ポリマー原子団、ポリマー粒子及びポリマー粒子群の位置及び数、ポリマー粒子番号、予め設定した物理量履歴である応力ひずみ曲線及び条件を変更しない固定値などが含まれる。
The
解析部52cは、モデル作成部52aにより作成されたフィラーモデル11及びポリマーモデル12を用いた分子動力学法による緩和計算、伸長解析、剪断解析などの変形解析などの運動シミュレーションを実行して各種物理量を取得する。ここでの物理量としては、シミュレーションの結果得られる運動変位及び公称応力又は運動変位を演算して得られる公称ひずみなどが挙げられる。これにより、任意に作成した複雑な形状のフィラーモデル11をポリマーモデル12中に配置するので、フィラーの形状がポリマーに及ぼす影響を解析することが可能となり、フィラーモデル11の挿入により生じた不安定構造を解消し、平衡状態が得られる。さらに、任意に作成した複雑な形状の特定物質の解析用モデルを用いて変形解析を実行するので、特定物質の形状が材料特性に及ぼす影響を解析することが可能となり、コンパウンドの力学特性を得ることが可能となる。
The analysis unit 52c executes various types of physical quantities by executing motion simulations such as relaxation calculation by the molecular dynamics method using the
記憶部54は、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ及びCD−ROMなどの読み出しのみが可能な記録媒体である不揮発性のメモリ、並びに、RAM(Random Access Memory)のような読み出し及び書き込みが可能な記録媒体である揮発性のメモリが適宜組み合わせられる。
The
記憶部54には、入力手段53を介して解析対象となる特定物質の解析用モデルを作成するためのデータであるゴム、カーボンブラック、シリカ、及びアルミナなどのフィラーのデータ、ゴム、樹脂、及びエラストマーなどのポリマーのデータ、予め設定した物理量履歴である応力ひずみ曲線及び本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法、特定物質のシミュレーション方法を実現するためのコンピュータプログラムなどが格納されている。このコンピュータプログラムは、コンピュータ又はコンピュータシステムに既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本実施の形態に係る特定物質のシミュレーション方法を実現できるものであってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)及び周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
In the
表示手段55は、例えば、液晶表示装置等の表示用デバイスである。なお、記憶部54は、データベースサーバなどの他の装置内にあってもよい。例えば、解析装置50は、入出力装置51を備えた端末装置から通信により処理部52及び記憶部54にアクセスするものであってもよい。
The display means 55 is a display device such as a liquid crystal display device. The
次に、図7を参照して本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法の具体例について説明する。図7は、本実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法の一例の概略を示すフロー図である。 Next, a specific example of a method for creating a specific substance analysis model according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an outline of an example of a method for creating a model for analyzing a specific substance according to the present embodiment.
図7に示すように、開始時には、モデル作成部52aが、入力手段53を介して予め記憶部54に記憶されたフィラーをモデル化するためのデータであるフィラーの分子鎖の粒子数、分子鎖数、分子量、分岐、形状、及び大きさなどの構成要素の配置、予め設定した物理量履歴である応力ひずみ曲線及び条件を変更しない固定値などのフィラーをモデル化するための各種データを読込む。続いて、モデル作成部52aは、各種データに基づいて、初期条件の設定及び分子動力学計算により平衡化計算を行う。
As shown in FIG. 7, at the start, the
次に、モデル作成部52aは、仮想空間である計算領域A1内にフィラーのモデル化領域A2を設定する(ステップST1)。次に、モデル作成部52aは、モデル化領域A2の全域を含む領域であって当該領域内にフィラー原子及び当該フィラー原子の集合体を含むフィラー粒子11aを配置する粒子配置領域A3を設定する(ステップST2)。ここでは、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3としては、フィラー粒子11aの配置効率を向上して計算効率を高める観点から、略直方体状に領域を設定することが好ましい。
Next, the
続いて、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3内に指定密度でフィラー粒子11aを配置してモデル化領域A2内にも指定密度でフィラー粒子11aを充填する(ステップST3)。ここでは、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3内のモデル化領域A2内に配置したフィラー粒子11a間の粒子間距離が、予め定めた所定範囲の距離以下の場合にフィラー粒子11a間に斥力などの相互作用が生じるポテンシャルがフィラー粒子11aに定義されるようにしてもよい。これにより、粒子配置領域A3及びモデル化領域A2内に配置されるフィラー粒子11aが相互に反発して粒子間距離が増大するので、粒子配置領域A3及びモデル化領域A2内に配置するフィラー粒子11aの数を削減することが可能となり、計算効率が向上する。
Subsequently, the
次に、モデル作成部52aは、粒子配置領域A3内におけるモデル化領域A2内のフィラー粒子11aを相互に結合させてフィラーモデル11を作成する(ステップST4)。また、モデル作成部52aは、作成したポリマーの解析用モデルのデータを記憶部54に格納して特定物質の解析用モデルの作成を終了する。
Next, the
次に、条件設定部52bは、入力手段53からの入力又は記憶部54に記憶されている情報に基づいて、フィラーモデル11を用いた分子動力学法による運動シミュレーション(解析)の条件を設定する。次に、解析部52cは、条件設定部52bによって設定された条件に基づいて、モデル作成部52aによって作成されたフィラーモデル11を用いて緩和計算及び変形解析などの解析を行い公称応力及び公称ひずみなどの物理量を取得する。また、解析部52cは、緩和計算及び変形解析などによって得られた解析結果を記憶部54に格納する。
Next, the
以上説明したように、上記実施の形態に係る特定物質の解析用モデルの作成方法によれば、解析対象となるフィラーなどの特定物質の形状に応じて任意形状のモデル化領域A2を指定するので、複雑な形状を有する特定物質の解析用モデルを正確に作成することが可能となる。これにより、任意形状の解析用モデルを作成できるので、特定物質の材料特性を正確に解析可能な特定物質の解析用モデルの作成方法を実現することが可能となる。しかも、粒子配置領域A3内における作成する特定物質の形状に対応したモデル化領域A2内に配置した粒子を結合させるので、計算領域の全域に粒子を配置する場合と比較して結合させる粒子数を削減することが可能となり、複雑な形状の特定物質の解析用モデルを作成することが可能となる。 As described above, according to the method for creating a model for analyzing a specific substance according to the above embodiment, the modeling region A2 having an arbitrary shape is designated according to the shape of the specific substance such as a filler to be analyzed. Therefore, it is possible to accurately create a model for analyzing a specific substance having a complicated shape. As a result, an analysis model having an arbitrary shape can be created, so that a method for creating a model for analyzing a specific substance that can accurately analyze the material characteristics of the specific substance can be realized. In addition, since the particles arranged in the modeling area A2 corresponding to the shape of the specific substance to be created in the particle arrangement area A3 are combined, the number of particles to be combined is compared with the case where the particles are arranged in the entire calculation area. Therefore, it is possible to create a model for analyzing a specific substance having a complicated shape.
1,2,3 解析用モデル
11 フィラーモデル
11a フィラー粒子
12 ポリマーモデル
50 解析装置
51 入出力装置
52 処理部
52a モデル作成部
52b 条件設定部
52c 解析部
53 入力手段
54 記憶部
55 表示手段
1, 2, 3 Model for
Claims (8)
前記コンピュータが、ユーザによって指定された、前記特定物質をモデル化するモデル化領域を検出する第1ステップと、
前記コンピュータが、ユーザによって指定された、前記モデル化領域の全体を含む領域であって、当該領域内に原子及び当該原子の集合体を含む粒子を配置する粒子配置領域を検出する第2ステップと、
前記コンピュータが、前記粒子配置領域内に指定密度で前記粒子を配置する第3ステップと、
前記コンピュータが、前記粒子配置領域内における前記モデル化領域内に配置された前記粒子を相互に結合させて前記特定物質のモデルを作成する第4ステップと、を含み
前記第3ステップにおいて、前記モデル化領域内に配置した前記粒子間の粒子間距離が予め定めた所定範囲の距離以下の場合に、前記粒子間に相互作用が生じるポテンシャルが定義されてなる、特定物質の解析用モデルの作成方法。 A method for creating a model for analyzing a specific substance, which creates a model for analyzing the influence of the shape of a specific substance on material properties by molecular dynamics using a computer,
A first step in which the computer detects a modeling area designated by the user for modeling the specific substance;
A second step in which the computer detects a particle arrangement region designated by a user , the region including the entire modeling region , wherein a particle arrangement region in which particles including an atom and an aggregate of the atoms are arranged in the region; ,
A third step wherein the computer places the particles at a specified density within the particle placement region;
A fourth step in which the computer creates a model of the specific substance by coupling the particles arranged in the modeling area in the particle arrangement area to each other;
In the third step, when the interparticle distance between the particles arranged in the modeling region is equal to or less than a predetermined range, a potential that causes an interaction between the particles is defined. How to create a model for substance analysis.
前記コンピュータが、ユーザによって指定された、前記特定物質をモデル化するモデル化領域を検出する第1ステップと、
前記コンピュータが、ユーザによって指定された、前記モデル化領域の全体を含む領域であって、当該領域内に原子及び当該原子の集合体を含む粒子を配置する粒子配置領域を検出する第2ステップと、
前記コンピュータが、前記粒子配置領域内に指定密度で前記粒子を配置する第3ステップと、
前記コンピュータが、前記粒子配置領域内における前記モデル化領域内に配置された前記粒子を相互に結合させて前記特定物質のモデルを作成する第4ステップと、を含み
前記第4ステップにおいて、前記モデル化領域内の外縁部の前記粒子同士のみを相互に結合させる、ことを特徴とする、特定物質の解析用モデルの作成方法。 A method for creating a model for analyzing a specific substance, which creates a model for analyzing the influence of the shape of a specific substance on material properties by molecular dynamics using a computer,
A first step in which the computer detects a modeling area designated by the user for modeling the specific substance;
A second step in which the computer detects a particle arrangement region designated by a user , the region including the entire modeling region , wherein a particle arrangement region in which particles including an atom and an aggregate of the atoms are arranged in the region; ,
A third step wherein the computer places the particles at a specified density within the particle placement region;
A fourth step in which the computer creates a model of the specific substance by coupling the particles arranged in the modeling area in the particle arrangement area to each other;
In the fourth step, only the particles at the outer edge in the modeling region are coupled to each other .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014151187A JP6492438B2 (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance |
PCT/JP2015/071041 WO2016013640A1 (en) | 2014-07-24 | 2015-07-23 | Method for creating analysis model for specific substances, computer program for creating analysis model for specific substances, simulation method for specific substances, and computer program for simulation of specific substances |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014151187A JP6492438B2 (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016024177A JP2016024177A (en) | 2016-02-08 |
JP6492438B2 true JP6492438B2 (en) | 2019-04-03 |
Family
ID=55163164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014151187A Active JP6492438B2 (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6492438B2 (en) |
WO (1) | WO2016013640A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6891549B2 (en) * | 2017-03-08 | 2021-06-18 | 横浜ゴム株式会社 | Composite material analysis method and computer program for composite material analysis |
JP7136617B2 (en) * | 2018-07-25 | 2022-09-13 | Toyo Tire株式会社 | Method, system and program for generating aggregate model consisting of multiple particles |
JP7365880B2 (en) * | 2019-12-09 | 2023-10-20 | Toyo Tire株式会社 | Methods, systems and programs for determining parameters of coarse-grained polymer models |
JP7103457B1 (en) | 2021-02-16 | 2022-07-20 | 住友ゴム工業株式会社 | How to create a filler model and how to simulate polymer materials |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5169278B2 (en) * | 2008-02-14 | 2013-03-27 | 横浜ゴム株式会社 | Operation method of composite material model creating apparatus, operation method of simulation apparatus for deformation behavior of composite material, and composite material simulation apparatus |
JP5555216B2 (en) * | 2011-10-20 | 2014-07-23 | 住友ゴム工業株式会社 | Simulation model generation method for filler compounding materials. |
JP5548180B2 (en) * | 2011-11-24 | 2014-07-16 | 住友ゴム工業株式会社 | Method for simulating polymer materials |
-
2014
- 2014-07-24 JP JP2014151187A patent/JP6492438B2/en active Active
-
2015
- 2015-07-23 WO PCT/JP2015/071041 patent/WO2016013640A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016024177A (en) | 2016-02-08 |
WO2016013640A1 (en) | 2016-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6492439B2 (en) | Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance | |
JP5923069B2 (en) | Method for simulating polymer materials | |
WO2016013631A1 (en) | Method for creating analysis model for specific substances, computer program for creating analysis model for specific substances, simulation method for specific substances, and computer program for simulation of specific substances | |
JP6492438B2 (en) | Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance | |
JP6613724B2 (en) | Method for creating composite material analysis model, computer program for creating composite material analysis model, composite material simulation method, and composite material simulation computer program | |
JP2012177609A (en) | Model creation method of high polymer material | |
JP6759733B2 (en) | Agglomerate model creation method, agglomerate model creation computer program, composite material analysis method and composite material analysis computer program | |
JP5432549B2 (en) | Rubber material simulation method | |
JP6244773B2 (en) | Composite material analysis model creation method, composite material analysis computer program, composite material simulation method, and composite material simulation computer program | |
JP6166639B2 (en) | How to create a composite simulation model | |
JP5592921B2 (en) | Method for simulating polymer materials | |
JP6958112B2 (en) | Composite material analysis method and computer program for composite material analysis | |
JP7348470B2 (en) | Composite material model creation method, composite material analysis method, and computer program for composite material analysis | |
JP6464796B2 (en) | Composite material analysis method, composite material analysis computer program, composite material analysis result evaluation method, and composite material analysis result evaluation computer program | |
JP6484921B2 (en) | Analysis method of specific substance and computer program for analysis | |
JP6746971B2 (en) | Composite material analysis method and computer program for composite material analysis | |
JP6834182B2 (en) | Composite material analysis model creation method, composite material analysis model creation computer program, composite material analysis method and composite material analysis computer program | |
JP7006219B2 (en) | Analysis method of specific substance and computer program for analysis of specific substance | |
JP7056137B2 (en) | Analysis method of specific substance and computer program for analysis of specific substance | |
JP6248501B2 (en) | Analysis method of specific substance and computer program for analysis | |
JP6891549B2 (en) | Composite material analysis method and computer program for composite material analysis | |
JP6759737B2 (en) | Method for creating a model for analysis of a composite material, computer program for creating a model for analysis of a composite material, method for analyzing a composite material, and computer program for analyzing a composite material | |
JP2020095497A (en) | Analysis method of composite material, and computer program for analysis of composite material | |
JP5180735B2 (en) | Rubber material simulation method | |
JP6891548B2 (en) | Composite material analysis model creation method, composite material analysis model creation computer program, composite material analysis method and composite material analysis computer program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180724 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180919 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6492438 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |