JP7288009B2 - Life prediction method for sealing material, computer program used therefor, and recording medium recording it - Google Patents

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本発明は、シール材の寿命予測方法、並びにそれに用いるコンピュータプログラム及びそれを記録した記録媒体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of predicting the life of a sealing material, a computer program used therefor, and a recording medium recording it.

ゴム製品の寿命を予測する技術が知られている。例えば、特許文献１には、形状や構造等のタイヤ設計案から有限要素法により、走行時の摩耗や内部伝熱を考慮してタイヤの寿命を予測することが開示されている。 Techniques for predicting the life of rubber products are known. For example, Patent Literature 1 discloses predicting the service life of a tire from a tire design proposal such as shape and structure by a finite element method in consideration of wear during running and internal heat transfer.

特開２００６－１０３７８号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-10378

ところで、例えば、半導体ドライエッチング装置のチャンバー用のシール材は、チャンバー内のラジカルガスに曝露されて消耗し、それによりシール性能を喪失することがある。そして、そのシール材がシール性能を喪失するまでの寿命は、シール材を形成する材料のラジカルによる消耗速度を実験的に求め、その結果に基づいて予測することが考えられる。このとき、シール材は、装置に変形状態で装着されるが、一般的に、変形状態では、ストレスフリー状態よりも消耗速度が大きい。そのため、ストレスフリー状態での消耗速度を用いた予測をしたのでは、実際の寿命よりも長く見積もってしまう虞があるという問題がある。 By the way, for example, a sealing material for a chamber of a semiconductor dry etching apparatus may be consumed by being exposed to radical gas in the chamber, thereby losing sealing performance. The lifespan until the sealing material loses its sealing performance can be predicted by experimentally obtaining the rate of consumption of the material forming the sealing material by radicals and based on the result. At this time, the sealing material is attached to the device in a deformed state, and generally, the wear rate is higher in the deformed state than in the stress-free state. Therefore, if the prediction is made using the wear rate in the stress-free state, there is a problem that the estimated life may be longer than the actual life.

本発明の課題は、高精度でシール材の寿命予測を行う方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method of predicting the life of a sealing material with high accuracy.

本発明は、所定の流体を封止するように装着されるシール材の寿命予測方法であって、前記シール材の装着状態をメッシュに切ったモデルについて有限要素法により構造解析するＦＥＭ構造解析ステップと、前記ＦＥＭ構造解析ステップの構造解析における前記シール材のシール力の結果に基づいて、前記シール材のシール性能の有無を判断するシール性能判断ステップと、前記シール性能判断ステップで前記シール材のシール性能を有と判断するとき、前記ＦＥＭ構造解析ステップの構造解析における前記シール材の変形パラメータの結果に基づいて、前記シール材の前記流体との曝露面における所定時間後の消耗量を見積もる消耗量見積ステップと、前記消耗量見積ステップで見積もった消耗量を控除するように、前記シール材のモデルのメッシュの要素を無効化してＦＥＭ構造解析ステップに戻るモデル要素無効化ステップと、前記シール性能判断ステップで前記シール材のシール性能を無と判断するとき、それまでに前記消耗量見積ステップ及び前記モデル要素無効化ステップを行ったサイクル数に基づいて、前記シール材の寿命を算出する寿命算出ステップとを含む。 The present invention is a method for estimating the service life of a sealing material that is mounted to seal a predetermined fluid, and includes an FEM structural analysis step of structurally analyzing a mesh model of the mounting state of the sealing material by the finite element method. a sealing performance determination step of determining whether or not the sealing material has sealing performance based on the result of the sealing force of the sealing material in the structural analysis of the FEM structural analysis step; Consumption for estimating the amount of wear after a predetermined time on the surface of the seal material exposed to the fluid, based on the result of the deformation parameter of the seal material in the structural analysis of the FEM structural analysis step when it is determined that the sealing performance is present an amount estimating step, a model element invalidation step of invalidating the mesh elements of the seal material model so as to deduct the wear amount estimated in the wear amount estimating step, and returning to the FEM structural analysis step, and the seal performance Life calculation for calculating the life of the seal material based on the number of cycles in which the step of estimating the amount of wear and the step of invalidating the model elements has been performed so far when the determination step determines that the seal material has no sealing performance. step.

本発明は、所定の流体を封止するように装着されるシール材の寿命予測に用いるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記シール材の装着状態をメッシュに切ったモデルについて有限要素法により構造解析するＦＥＭ構造解析手順と、前記ＦＥＭ構造解析手順の構造解析における前記シール材のシール力の結果に基づいて、前記シール材のシール性能の有無を判断するシール性能判断手順と、前記シール性能判断手順で前記シール材のシール性能を有と判断するとき、前記ＦＥＭ構造解析手順の構造解析における前記シール材の変形パラメータの結果に基づいて、前記シール材の前記流体との曝露面における所定時間後の消耗量を見積もる消耗量見積手順と、前記消耗量見積手順で見積もった消耗量を控除するように、前記シール材のモデルのメッシュの要素を無効化して解析手順に戻るモデル要素無効化手順と、前記シール性能判断手順で前記シール材のシール性能を無と判断するとき、それまでに前記消耗量見積手順及び前記モデル要素無効化手順を行ったサイクル数に基づいて、前記シール材の寿命を算出する寿命算出手順とを実行させる。 The present invention is a computer program for use in predicting the service life of a sealing material fitted to seal a predetermined fluid, wherein a computer is provided with a mesh model of the fitted state of the sealing material, which is structured by the finite element method. a FEM structural analysis procedure to be analyzed; a sealing performance judgment procedure for judging whether or not the sealing material has sealing performance based on the result of the sealing force of the sealing material in the structural analysis of the FEM structural analysis procedure; When it is determined that the sealing material has sealing performance in the procedure, after a predetermined time on the surface of the sealing material exposed to the fluid, based on the result of the deformation parameter of the sealing material in the structural analysis of the FEM structural analysis procedure a wear amount estimation procedure for estimating the wear amount of the wear amount estimation procedure; and a model element invalidation procedure for deducting the wear amount estimated in the wear amount estimation procedure and returning to the analysis procedure by invalidating mesh elements of the model of the seal material. , when the sealing performance of the sealing material is determined to be null in the sealing performance determination procedure, the service life of the sealing material is extended based on the number of cycles in which the consumption amount estimation procedure and the model element invalidation procedure have been performed so far. A life calculation procedure to be calculated is executed.

本発明は、本発明のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み込み可能な記録媒体である。 The present invention is a computer-readable recording medium recording the computer program of the present invention.

本発明によれば、シール材の変形状態を考慮した消耗量を見積もることにより、高精度でシール材の寿命予測を行うことができる。 According to the present invention, by estimating the wear amount in consideration of the deformation state of the sealing material, it is possible to predict the life of the sealing material with high accuracy.

シール材装着構造の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the sealing material mounting structure; 実施形態に係るシール材の寿命予測方法のフローチャートである。4 is a flow chart of a sealing material life prediction method according to an embodiment. シール材の装着状態をメッシュに切った有限要素法による構造解析のためのモデル図である。FIG. 4 is a model diagram for structural analysis by the finite element method in which the mounting state of the sealing material is cut into meshes. 要素を無効化した後のシール材のモデル図である。FIG. 10 is a model diagram of the sealing material after disabling the elements;

以下、実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail.

図１は、実施形態に係るシール材の寿命予測方法の適用対象の一例としての半導体ドライエッチング装置のチャンバー内に設けられるシール材装着構造１０を示す。 FIG. 1 shows a sealing material mounting structure 10 provided in a chamber of a semiconductor dry etching apparatus as an example of an application target of a sealing material lifetime prediction method according to an embodiment.

シール材装着構造１０は、ステンレス鋼等の金属材料で形成された円筒状部材１１及び円盤状部材１２と、フッ素ゴム等のゴム材料で形成されたシール材１３とを備える。なお、シール材１３は、ステンレス鋼等の金属材料やポリテトラフロオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等の樹脂材料で形成されていてもよい。 The sealing member mounting structure 10 includes a cylindrical member 11 and a disk-shaped member 12 made of a metal material such as stainless steel, and a sealing member 13 made of a rubber material such as fluororubber. The sealing member 13 may be made of a metal material such as stainless steel or a resin material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) resin.

円筒状部材１１は、円筒状の部材本体１１１と、その先端に一体に設けられた円環状のフランジ部１１２とを有する。フランジ部１１２の表面には、環状に延びるコの字溝で構成されたシール材収容部１１２ａが設けられている。円盤状部材１２は、円筒状部材１１のフランジ部１１２と同一外径の円盤状に形成されている。シール材１３は、いわゆるＯリングで構成されている。 The cylindrical member 11 has a cylindrical member main body 111 and an annular flange portion 112 integrally provided at the tip thereof. The surface of the flange portion 112 is provided with a sealing material accommodating portion 112a formed of a U-shaped groove extending in an annular shape. The disk-shaped member 12 is formed in a disk shape having the same outer diameter as the flange portion 112 of the cylindrical member 11 . The sealing material 13 is composed of a so-called O-ring.

円筒状部材１１のフランジ部１１２のシール材収容部１１２ａにはシール材１３が収容されている。円盤状部材１２は、円筒状部材１１のフランジ部１１２に当接するとともに、シール材収容部１１２ａに収容されたシール材１３を厚さ方向に圧縮するように設けられている。円盤状部材１２は、円筒状部材１１に、図示しないボルト等の固定手段により固定されている。 The sealing material 13 is accommodated in the sealing material accommodating portion 112 a of the flange portion 112 of the cylindrical member 11 . The disk-shaped member 12 is provided so as to abut on the flange portion 112 of the cylindrical member 11 and compress the sealing material 13 accommodated in the sealing material accommodating portion 112a in the thickness direction. The disk-shaped member 12 is fixed to the cylindrical member 11 by fixing means such as bolts (not shown).

半導体ドライエッチング装置では、その使用時において、シール材１３は、円筒状部材１１が連通するチャンバー内を真空に維持する。そして、このとき、チャンバー内には、副産物としてラジカルガスが発生するが、このシール材装着構造１０では、シール材１３の断面弧状の内周面がラジカルガスとの曝露面を構成する。 When the semiconductor dry etching apparatus is used, the sealing material 13 maintains a vacuum in the chamber to which the cylindrical member 11 communicates. At this time, a radical gas is generated as a by-product in the chamber. In the sealing material mounting structure 10, the inner peripheral surface of the sealing material 13 having an arcuate cross section forms a surface exposed to the radical gas.

次に、実施形態に係るシール材１３の寿命予測方法について、図２のフローチャートに基づいて説明する。 Next, a life prediction method for the sealing member 13 according to the embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まずスタート後のステップＳ１では、初期準備として、ラジカルガスに曝露したシール材１３を形成するゴム材料についての変形パラメータと消耗速度との関係を求め、続くステップＳ２に進む。 First, in step S1 after the start, as an initial preparation, the relationship between the deformation parameter and the consumption rate of the rubber material that forms the seal material 13 exposed to the radical gas is obtained, and the process proceeds to the following step S2.

シール材１３を形成するフッ素ゴム等のゴム材料は、ラジカルガスに曝露されると劣化して消耗するが、その消耗量は、その変形状態に依存する。そこで、実験的に、シール材１３を形成するゴム材料を、ラジカルガスに曝露させるとともに、種々の変形モードにおいて変形パラメータ（例えば応力や歪）を変量し、それぞれの場合での単位時間当たりの消耗量である消耗速度を求める。そして、ラジカルガスに曝露したゴム材料について、各変形モードでの変形パラメータと消耗速度との関係をデータベース化する。なお、変形モードとしては、例えば、引張りモード、曲げモード、捻りモード等が挙げられる。 The rubber material such as fluororubber forming the sealing material 13 deteriorates and wears out when exposed to the radical gas, but the amount of wear depends on its deformation state. Therefore, experimentally, the rubber material forming the seal member 13 is exposed to radical gas, and deformation parameters (for example, stress and strain) are varied in various deformation modes, and the consumption per unit time in each case is The consumption rate, which is the quantity, is obtained. Then, for the rubber material exposed to the radical gas, a database is created of the relationship between the deformation parameter and the wear rate in each deformation mode. Note that deformation modes include, for example, a tension mode, a bending mode, a twist mode, and the like.

ステップＳ２では、図３に示すようにシール材１３の装着状態をメッシュに切ったモデルについて有限要素法（ＦＥＭ）により構造解析し（ＦＥＭ構造解析ステップ）、続くステップＳ３に進む。 In step S2, as shown in FIG. 3, structural analysis is performed by the finite element method (FEM) on a meshed model of the mounting state of the sealing member 13 (FEM structural analysis step), and the process proceeds to step S3.

この有限要素法による構造解析では、シール材１３のモデルのメッシュの各要素毎に変形パラメータが計算され、全体として、その変形パラメータの分布が出力される。なお、有限要素法による構造解析は、変位法であっても、応力法であっても、どちらでもよい。 In this structural analysis by the finite element method, deformation parameters are calculated for each element of the mesh of the model of the sealing material 13, and the distribution of the deformation parameters as a whole is output. Structural analysis by the finite element method may be either a displacement method or a stress method.

ステップＳ３では、ステップＳ２の構造解析におけるシール材１３のシール力の結果に基づいて、シール材１３のシール性能の有無を判断し（シール性能判断ステップ）、有の場合には続くステップＳ４に進み、無の場合にはステップＳ６に進む。 In step S3, based on the result of the sealing force of the sealing material 13 in the structural analysis of step S2, it is determined whether or not the sealing material 13 has sealing performance (seal performance determination step). , if there is none, proceed to step S6.

具体的には、例えばシール材１３が、その接触部材である円筒状部材１１のフランジ部１１２から受ける反力Ｆをシール力としたとき、構造解析から得られた反力Ｆが、ラジカルガスの封止に最低限度必要な臨界反力ＦＣ以上であれば、シール性能を有と判断し、臨界反力ＦＣ未満であれば、シール性能を無と判断する。なお、このシール性能の有無の判断は、シール材１３とフランジ部１１２との間の最大接触圧力等によっても行うことができる。 Specifically, for example, when the seal member 13 receives the reaction force F from the flange portion 112 of the cylindrical member 11, which is the contact member of the seal member 13, as the sealing force, the reaction force F obtained from the structural analysis is the reaction force of the radical gas. If it is equal to or greater than the critical reaction force F.sub.C that is the minimum required for sealing, it is judged that the sealing performance is good, and if it is less than the critical reaction force F.sub.C , it is judged that the sealing performance is not good. The presence or absence of this sealing performance can also be determined by the maximum contact pressure between the sealing material 13 and the flange portion 112, or the like.

ステップＳ４では、ステップＳ２の構造解析におけるシール材１３の変形パラメータの結果に基づいて、シール材１３のラジカルガスとの曝露面である内周面における所定時間Ｔ後の消耗量を見積もり（消耗量見積ステップ）、続くステップＳ５に進む。 In step S4, based on the results of the deformation parameters of the sealing material 13 in the structural analysis of step S2, the amount of wear of the inner peripheral surface of the sealing material 13, which is the surface exposed to the radical gas, after a predetermined time T is estimated (the amount of wear estimation step), and then proceed to step S5.

この消耗量の見積もりは、シール材１３のモデルのメッシュのうちのラジカルガスとの曝露面である内周面に対応する各要素について、その変形パラメータに対応する消耗速度に所定時間Ｔを乗じることにより行う。 This consumption amount is estimated by multiplying the consumption rate corresponding to the deformation parameter of each element corresponding to the inner peripheral surface, which is the surface exposed to the radical gas, of the model mesh of the sealing material 13 by a predetermined time T. done by

ステップＳ５では、ステップＳ４で見積もった消耗量を控除するように、シール材１３のモデルのメッシュの要素を無効化してステップＳ２に戻る（モデル要素無効化ステップ）。 In step S5, mesh elements of the model of the sealant 13 are invalidated so as to subtract the amount of consumption estimated in step S4, and the process returns to step S2 (model element invalidation step).

具体的には、図４に示すように、シール材１３のモデルのメッシュのうちの内周面から外側の法線方向にステップＳ４で見積もった消耗量を排除したときに、その範囲に含まれる要素を無効化、つまり、変形して応力を生じる要素として扱わないようにする。なお、この要素の無効化の後、シール材１３のモデルの内周面は、無効化した要素を排除して残った有効な要素で構成されることになる。 Specifically, as shown in FIG. 4, when the wear amount estimated in step S4 is excluded in the normal direction outside from the inner peripheral surface of the mesh of the model of the sealant 13, it is included in the range. Disable the element, i.e. not treat it as an element that deforms and causes stress. After the invalidation of the elements, the inner peripheral surface of the model of the seal material 13 is composed of the valid elements remaining after eliminating the invalidated elements.

ステップＳ６では、それまでのステップＳ４及びステップＳ５を行ったサイクル数Ｃに基づいて、シール材１３の寿命を算出した後に終了する（寿命算出ステップ）。 In step S6, the life of the sealing member 13 is calculated based on the number of cycles C for which steps S4 and S5 have been performed, and the process ends (life calculation step).

ステップＳ２での構造解析の結果、ステップＳ３でシール材１３のシール性能を有と判断すると、その後、ステップＳ４及びステップＳ５を経由してシール材１３のモデルの要素の無効化を図り、ステップＳ２に戻って再度の構造解析を行うこととなる。このサイクルは、ステップＳ３でシール材１３のシール性能を無と判断するまで繰り返す。そして、この１サイクルは、ステップＳ４における所定時間Ｔの時間経過に相当する。したがって、シール材１３の寿命は、シール材１３のシール性能を無と判断するまでの所要時間であって、その算出は、所定時間ＴにステップＳ４及びステップＳ５を行ったサイクル数Ｃに乗じることにより行う。 As a result of the structural analysis in step S2, if it is determined in step S3 that the sealing material 13 has sealing performance, the elements of the model of the sealing material 13 are invalidated via steps S4 and S5, and step S2 Then, the structural analysis will be performed again. This cycle is repeated until it is determined that the sealing performance of the sealing material 13 is null in step S3. This one cycle corresponds to the lapse of the predetermined time T in step S4. Therefore, the service life of the sealing material 13 is the time required until it is determined that the sealing performance of the sealing material 13 is null. done by

以上の実施形態に係るシール材１３の寿命予測方法によれば、シール材１３の変形状態を考慮した消耗量を見積もることにより、高精度でシール材１３の寿命予測を行うことができる。これにより、消耗劣化したシール材１３を交換して漏れを予防することにより安全性を得ることができるとともに、健全なシール材１３を交換対象としないことにより経済性を得ることもできる。 According to the method for predicting the life of the sealing member 13 according to the above embodiment, the life of the sealing member 13 can be predicted with high accuracy by estimating the amount of wear that takes into account the deformation state of the sealing member 13 . As a result, it is possible to obtain safety by replacing the worn and deteriorated sealing member 13 to prevent leakage, and to obtain economic efficiency by not replacing the healthy sealing member 13. - 特許庁

実施形態に係るシール材１３の寿命予測方法は、ラジカルガスに曝露したシール材１３を形成するゴム材料についての変形パラメータと消耗速度との関係をデータベース化しておき、コンピュータに下記のコンピュータプログラムを実行させて行うこともできる。 In the life prediction method of the sealing material 13 according to the embodiment, the relationship between the deformation parameter and the consumption rate of the rubber material forming the sealing material 13 exposed to radical gas is stored in a database, and the computer executes the following computer program. You can also let it do it.

そのコンピュータプログラムは、コンピュータに、
シール材１３の装着状態をメッシュに切ったモデルについて有限要素法により構造解析するＦＥＭ構造解析手順と、
前記ＦＥＭ構造解析手順の構造解析における前記シール材１３のシール力の結果に基づいて、前記シール材１３のシール性能の有無を判断するシール性能判断手順と、
前記シール性能判断手順で前記シール材１３のシール性能を有と判断するとき、前記ＦＥＭ構造解析手順の構造解析における前記シール材１３の変形パラメータの結果に基づいて、前記シール材１３のラジカルガスとの曝露面における所定時間Ｔ後の消耗量を見積もる消耗量見積手順と、
前記消耗量見積手順で見積もった消耗量を控除するように、前記シール材１３のモデルのメッシュの要素を無効化してＦＥＭ構造解析手順に戻るモデル要素無効化手順と、
前記シール性能判断手順で前記シール材１３のシール性能を無と判断するとき、それまでに前記消耗量見積手順及び前記モデル要素無効化手順を行ったサイクル数Ｃに基づいて、前記シール材１３の寿命を算出する寿命算出手順と、
を実行させるものとすればよい。なお、ＦＥＭ構造解析手順、シール性能判断手順、消耗量見積手順、モデル要素無効化手順、及び寿命算出手順が、それぞれ上記ステップＳ２乃至ステップＳ６に相当する。 The computer program causes the computer to
an FEM structural analysis procedure for structurally analyzing a meshed model of the mounting state of the sealing material 13 by the finite element method;
a sealing performance determination procedure for determining whether or not the sealing material 13 has sealing performance based on the result of the sealing force of the sealing material 13 in the structural analysis of the FEM structural analysis procedure;
When it is determined that the sealing performance of the sealing material 13 is present in the sealing performance determination procedure, the radical gas of the sealing material 13 and the a wear amount estimation procedure for estimating the wear amount after a predetermined time T on the exposed surface of
a model element invalidation procedure that invalidates the mesh elements of the model of the seal material 13 so as to deduct the consumption estimated in the consumption estimation procedure and returns to the FEM structural analysis procedure;
When it is determined that the sealing performance of the sealing material 13 is null in the sealing performance determination procedure, the amount of the sealing material 13 is determined based on the number of cycles C in which the consumption amount estimation procedure and the model element invalidation procedure have been performed so far. a lifespan calculation procedure for calculating a lifespan;
should be executed. Note that the FEM structure analysis procedure, seal performance judgment procedure, wear amount estimation procedure, model element invalidation procedure, and life calculation procedure correspond to steps S2 to S6, respectively.

このシール材１３の寿命予測用のコンピュータプログラムは、これを記録したＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてのみならず、ネットワーク等を通じてプログラム自体も独立した取引対象となり得る。 The computer program for predicting the life of the sealing material 13 can be used not only as a computer-readable recording medium such as a CD-ROM or DVD, but also as an independent transaction object through a network or the like.

なお、上記実施形態では、シール材１３がラジカルガスに曝露されて消耗するものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、シール材１３が腐食性液体、腐食性ガス、高温液体、高温ガス等の流体に曝露されて消耗するものであってもよく、その場合でも、高精度でシール材１３の寿命予測を行うことができる。 In the above embodiment, the sealing member 13 is exposed to radical gas and consumed, but the present invention is not limited to this. The sealing member 13 may be exposed to a fluid such as gas and consumed, and even in such a case, the lifetime of the sealing member 13 can be predicted with high accuracy.

本発明は、シール材の寿命予測方法、並びにそれに用いるコンピュータプログラム及びそれを記録した記録媒体の技術分野について有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in the technical field of a sealing material life prediction method, a computer program used therefor, and a recording medium recording it.

１０ シール材装着構造
１１ 円筒状部材
１１１ 部材本体
１１２ フランジ部
１１２ａ シール材収容部
１２ 円盤状部材
１３ シール材 10 sealing material mounting structure 11 cylindrical member 111 member main body 112 flange portion 112a sealing material accommodating portion 12 disk-shaped member 13 sealing material

Claims (6)

所定の流体を封止するように装着されるシール材の寿命予測方法であって、
前記シール材の装着状態をメッシュに切ったモデルについて有限要素法により構造解析するＦＥＭ構造解析ステップと、
前記ＦＥＭ構造解析ステップの構造解析における前記シール材のシール力の結果に基づいて、前記シール材のシール性能の有無を判断するシール性能判断ステップと、
前記シール性能判断ステップで前記シール材のシール性能を有と判断するとき、前記ＦＥＭ構造解析ステップの構造解析における前記シール材の変形パラメータの結果に基づいて、前記シール材の前記流体との曝露面における所定時間後の消耗量を見積もる消耗量見積ステップと、
前記消耗量見積ステップで見積もった消耗量を控除するように、前記シール材のモデルのメッシュの要素を無効化してＦＥＭ構造解析ステップに戻るモデル要素無効化ステップと、
前記シール性能判断ステップで前記シール材のシール性能を無と判断するとき、それまでに前記消耗量見積ステップ及び前記モデル要素無効化ステップを行ったサイクル数に基づいて、前記シール材の寿命を算出する寿命算出ステップと、
を含むシール材の寿命予測方法。 A method for estimating the life of a sealing material mounted to seal a predetermined fluid, comprising:
an FEM structural analysis step of structurally analyzing a meshed model of the mounting state of the sealing material by a finite element method;
a sealing performance determination step of determining whether or not the sealing material has sealing performance based on the result of the sealing force of the sealing material in the structural analysis of the FEM structural analysis step;
When it is determined in the sealing performance determining step that the sealing material has sealing performance, the surface of the sealing material exposed to the fluid is determined based on the results of the deformation parameters of the sealing material in the structural analysis of the FEM structural analysis step. a consumption amount estimation step for estimating the consumption amount after a predetermined time in
a model element invalidation step of invalidating mesh elements of the model of the seal material so as to deduct the amount of wear estimated in the step of estimating the amount of wear, and returning to the FEM structure analysis step;
When the sealing performance of the sealing material is determined to be non-existent in the sealing performance determining step, the life of the sealing material is calculated based on the number of cycles in which the wear amount estimation step and the model element invalidation step have been performed so far. a life calculation step for
Life prediction method for seal material including 請求項１に記載されたシール材の寿命予測方法において、
前記シール性能判断ステップでは、前記シール力は、前記シール材が、その接触部材から受ける反力であるシール材の寿命予測方法。 In the seal material life prediction method according to claim 1,
In the sealing performance determining step, the sealing force is a reaction force that the sealing member receives from its contact member. 請求項１又は２に記載されたシール材の寿命予測方法において、
前記消耗量見積ステップでは、前記消耗量の見積もりは、前記シール材のモデルのメッシュのうちの前記流体との曝露面に対応する各要素について、その変形パラメータに対応する消耗速度に前記所定時間を乗じることにより行うシール材の寿命予測方法。 In the seal material life prediction method according to claim 1 or 2,
In the wear amount estimating step, the wear amount is estimated by increasing the wear rate corresponding to the deformation parameter of each element of the mesh of the model of the seal material corresponding to the surface exposed to the fluid for the predetermined time. A method of predicting the life of the seal material by multiplying. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたシール材の寿命予測方法において、
前記寿命算出ステップでは、前記シール材の寿命の算出は、前記サイクル数に前記所定時間を乗じることにより行うシール材の寿命予測方法。 In the seal material life prediction method according to any one of claims 1 to 3,
In the life calculation step, the life of the sealing material is calculated by multiplying the number of cycles by the predetermined time. 所定の流体を封止するように装着されるシール材の寿命予測に用いるコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記シール材の装着状態をメッシュに切ったモデルについて有限要素法により構造解析するＦＥＭ構造解析手順と、
前記ＦＥＭ構造解析手順の構造解析における前記シール材のシール力の結果に基づいて、前記シール材のシール性能の有無を判断するシール性能判断手順と、
前記シール性能判断手順で前記シール材のシール性能を有と判断するとき、前記ＦＥＭ構造解析手順の構造解析における前記シール材の変形パラメータの結果に基づいて、前記シール材の前記流体との曝露面における所定時間後の消耗量を見積もる消耗量見積手順と、
前記消耗量見積手順で見積もった消耗量を控除するように、前記シール材のモデルのメッシュの要素を無効化してＦＥＭ構造解析手順に戻るモデル要素無効化手順と、
前記シール性能判断手順で前記シール材のシール性能を無と判断するとき、それまでに前記消耗量見積手順及び前記モデル要素無効化手順を行ったサイクル数に基づいて、前記シール材の寿命を算出する寿命算出手順と、
を実行させるコンピュータプログラム。 A computer program used to predict the life of a sealing material attached to seal a predetermined fluid,
to the computer,
an FEM structural analysis procedure for structurally analyzing a meshed model of the sealing member mounting state by a finite element method;
a sealing performance determination procedure for determining whether or not the sealing material has sealing performance based on the result of the sealing force of the sealing material in the structural analysis of the FEM structural analysis procedure;
When it is determined that the sealing performance of the sealing material is present in the sealing performance determination procedure, the surface of the sealing material exposed to the fluid is determined based on the results of the deformation parameters of the sealing material in the structural analysis of the FEM structural analysis procedure. a wear amount estimation procedure for estimating the wear amount after a predetermined time in
a model element invalidation procedure that invalidates the mesh elements of the model of the seal material so as to deduct the amount of wear estimated in the procedure of estimating the amount of wear, and returns to the FEM structural analysis procedure;
When the sealing performance of the sealing material is determined to be non-existent in the sealing performance determination procedure, the life of the sealing material is calculated based on the number of cycles in which the consumption amount estimation procedure and the model element invalidation procedure have been performed so far. a life calculation procedure for
computer program that causes the 請求項５に記載されたコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み込み可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium recording the computer program according to claim 5 .
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001241550A (en) 2000-02-28 2001-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Abnormality detecting device and abnormality predicting and diagnosing device for sealing device
JP2007225088A (en) 2006-02-27 2007-09-06 Mitsubishi Cable Ind Ltd Rotating shaft seal

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5675067B2 (en) * 2009-07-09 2015-02-25 日本バルカー工業株式会社 Method for predicting long-term characteristics of gasket fasteners
JP2016048084A (en) * 2014-08-27 2016-04-07 三菱重工業株式会社 Wear prediction method of multilayer gasket

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001241550A (en) 2000-02-28 2001-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Abnormality detecting device and abnormality predicting and diagnosing device for sealing device
JP2007225088A (en) 2006-02-27 2007-09-06 Mitsubishi Cable Ind Ltd Rotating shaft seal

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