JP6708002B2 - 複合材料の解析方法及び複合材料の解析用コンピュータプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る複合材料の解析方法の概略を示すフロー図である。図1に示すように、本実施の形態に係る複合材料の解析方法は、コンピュータを用いた分子動力学法により作成した複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析方法である。この複合材料の解析方法は、複数のポリマー粒子によってポリマーをモデル化した複数のポリマーモデル及びフィラーをモデル化した複数のフィラーモデルを含む複合材料の解析用モデルを作成する第1ステップST11と、ポリマーモデルを架橋解析により架橋させる第2ステップST12と、架橋解析後の解析用モデルに相互作用を設定して数値解析を実行する第3ステップST13と、数値解析後に第1フィラーモデルの周囲に第1解析対象領域を設定すると共に、第2フィラーモデルの周囲に第2解析対象領域を設定する第4ステップST14と、第1解析対象領域内及び第2解析対象領域内の少なくとも一方に一部が存在する特定ポリマーモデルを抽出する第5ステップST15と、特定ポリマーモデルに属する第1解析対象領域内の複数の第1ポリマー粒子群及び第2解析対象領域内の複数の第2ポリマー粒子群を抽出する第6ステップST16と、第1ポリマー粒子群と第2ポリマー粒子群との間の複数の経路を抽出し、抽出した経路から第1ポリマー粒子群に属するポリマー粒子間の経路及び第2ポリマー粒子群に属するポリマー粒子間の経路を重複経路として除外してフィラー間経路を探索する第7ステップST17を含む。以下、本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。以下においては、上述した第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、重複した説明を避ける。また、以下においては、上述した第1の実施の形態と共通する構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
また、本発明者らは、図9で説明した第1の実施の形態に係る複合材料の解析方法を用いて、抽出される第1ポリマー粒子群に属するポリマー粒子21aと第2ポリマー粒子群に属するポリマー粒子21aとの間の複数の経路が相互に重複して抽出される割合を調べた。その結果、図9で説明したように、第1ポリマー粒子群に属するポリマー粒子21a間の経路及び第2ポリマー粒子群に属するポリマー粒子21a間の経路を重複経路として除外した場合には、重複したフィラー間経路の重複率が0%で抽出されなかった。これに対して、上記重複経路を除外しなかった場合には、重複したフィラー間経路の重複率が45%であった。これらの結果から、上記重複経路を除外してフィラー間経路を探索することにより、フィラー探索が大幅に簡略化できることが分かる。
また、本発明者らは、図11A及び図11Bで説明した第2の実施の形態に係る複合材料の解析方法を用いて、解析用モデル1の伸長解析時のフィラー間経路を抽出して応力発現の主要因となるフィラー間でポリマーが伸び切る応力発現フィラー間経路の割合を調べた。その結果、図11A及び図11Bで説明したように、フィラーモデルのモデル間距離が所定の閾値以上であるフィラーモデル対に第1解析対象領域A11及び第2解析対象領域A12を設定した場合には、応力発現フィラー間経路の含有率が60%であった。これに対して、フィラーモデルのモデル間距離が所定の閾値未満のフィラーモデル対にも第1解析対象領域A11及び第2解析対象領域A12を設定した場合には、応力発現フィラー間経路の含有率が15%であった。これらの結果から、フィラーモデルのモデル間距離が所定の閾値以上であるフィラーモデル対に第1解析対象領域A11及び第2解析対象領域A12を設定することにより、応力発現フィラー間経路を効率良く抽出できることが分かる。
11 第1フィラーモデル
12 第2フィラーモデル
13 第3フィラーモデル
11a,12a フィラー粒子
21 ポリマーモデル
21a ポリマー粒子
21b 結合鎖
31,32 フィラーモデル対
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
A モデル作成領域
A11 第1解析対象領域
A12 第2解析対象領域
Claims (15)
- コンピュータを用いた分子動力学法により作成した複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析方法であって、
複数のポリマー粒子によってポリマーをモデル化した複数のポリマーモデル及びフィラーをモデル化した複数のフィラーモデルを含む複合材料の解析用モデルを作成する第1ステップと、
前記ポリマーモデルを架橋解析により架橋させる第2ステップと、
架橋解析後の前記解析用モデルに相互作用を設定して数値解析を実行する第3ステップと、
数値解析後に第1フィラーモデルの周囲に第1解析対象領域を設定すると共に、第2フィラーモデルの周囲に第2解析対象領域を設定する第4ステップと、
前記第1解析対象領域内及び前記第2解析対象領域内の少なくとも一方に一部が存在する特定ポリマーモデルを抽出する第5ステップと、
前記特定ポリマーモデルに属する前記第1解析対象領域内の複数の第1ポリマー粒子群及び前記第2解析対象領域内の複数の第2ポリマー粒子群を抽出する第6ステップと、
前記第1ポリマー粒子群と前記第2ポリマー粒子群との間の複数の経路を抽出し、抽出した経路から前記第1ポリマー粒子群に属するポリマー粒子間の経路及び前記第2ポリマー粒子群に属するポリマー粒子間の経路を重複経路として除外してフィラー間経路を探索する第7ステップを含むことを特徴とする、複合材料の解析方法。 - 前記第4ステップにおいて、前記数値解析後にフィラーモデルのモデル間距離及び前記モデル間距離の変化の少なくとも一方が所定の閾値以上であるフィラーモデル対を抽出し、抽出した前記フィラーモデル対の第1フィラーモデルの周囲に第1解析対象領域を設定すると共に、第2フィラーモデルの周囲に第2解析対象領域を設定する、請求項1に記載の複合材料の解析方法。
- 前記重複経路を除外経路に設定して前記フィラー間経路を探索する、請求項1又は請求項2に記載の複合材料の解析方法。
- コンピュータを用いた分子動力学法により作成した複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析方法であって、
複数のポリマー粒子によってポリマーをモデル化した複数のポリマーモデル及びフィラーをモデル化した複数のフィラーモデルを含む複合材料の解析用モデルを作成する第1ステップと、
前記ポリマーモデルを架橋解析により架橋させる第2ステップと、
前記架橋解析後の前記解析用モデルに相互作用を設定して数値解析を実施する第3ステップと、
前記数値解析後にフィラーモデルのモデル間距離及び前記モデル間距離の変化の少なくとも一方が所定の閾値以上であるフィラーモデル対の第1フィラーモデルの周囲に第1解析対象領域を設定すると共に、第2フィラーモデルの周囲に第2解析対象領域を設定する第4ステップと、
前記第1解析対象領域内及び前記第2解析対象領域内の少なくとも一方に一部が存在する特定ポリマーモデルを抽出する第5ステップと、
前記特定ポリマーモデルに属する前記第1解析対象領域内の複数の第1ポリマー粒子群及び前記第2解析対象領域内の複数の第2ポリマー粒子群を抽出する第6ステップと、
前記第1ポリマー粒子群と前記第2ポリマー粒子群との間のフィラー間経路を探索する第7ステップを含むことを特徴とする、複合材料の解析方法。 - 探索した前記フィラー間経路の経路長を解析する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 探索した前記フィラー間経路の最短経路を解析する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 前記第7ステップにおいて、前記第1ポリマー粒子群に属する複数のポリマー粒子と前記第2ポリマー粒子群に属する複数のポリマー粒子との間のフィラー間経路をそれぞれ解析する、請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 前記第7ステップにおいて、前記第1解析対象領域に属する第1特定領域内から前記第1ポリマー粒子群を抽出し、前記第2解析対象領域に属する第2特定領域内から前記第2ポリマー粒子群を抽出する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 前記フィラー間経路に属するポリマー粒子の結合数及びポリマー粒子数の少なくとも一つを用いて前記フィラー間経路を解析する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 変温解析により前記解析用モデルを低温状態にして前記フィラー間経路を解析する、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 前記第7ステップにおいて、第1解析時間に探索した第1フィラー間経路と、第2解析時間に探索した第2フィラー間経路とをそれぞれ解析する、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 前記フィラー間経路に含まれるポリマー粒子及び結合の少なくとも一方を可視化する、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 前記第1ステップにおいて、相互にパラメーターが異なる第1ポリマーモデル及び第2ポリマーモデルを作成し、
前記第7ステップにおいて、前記第1ポリマーモデル及び前記第2ポリマーモデルの前記フィラー間経路を解析して評価する、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。 - 前記第7ステップにおいて、前記解析用モデルを用いた前記フィラー間経路の解析を複数回実行し、回数毎の前記フィラー間経路の変化を評価する、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。
- 請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とする、複合材料の解析用コンピュータプログラム。
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