JP2003228594A - Method and device for numerical analysis - Google Patents
Method and device for numerical analysisInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物に流動物が
充填される際の流動物の流動状態をコンピュータによる
数値解析により解析する方法、装置および記憶媒体に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method, an apparatus and a storage medium for analyzing a fluidized state of a fluid when the fluid is filled in an object by a numerical analysis by a computer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に流動物が流路を流れるような流体
流動過程をコンピュータ・シミュレーションにより再現
する解析方法は、射出成形や液晶パネルの充填など様々
な分野で活用されている。特に射出成形における射出成
形材料の流動過程のシミュレーションは、射出成形品の
開発において広く実用化されている。これらの射出成形
過程の解析方法は、射出成形品等の製品開発において高
品質化、効率化、低コスト化に貢献している。その活用
方法などについては、たとえば特開平３−２２４７１２
号公報、特開平４−１５２１２０号公報、特開平４−３
０５４２４号公報、特開平４−３３１１２５号公報など
に開示されている。2. Description of the Related Art Generally, an analysis method for reproducing a fluid flow process in which a fluid flows through a flow path by computer simulation is utilized in various fields such as injection molding and filling of liquid crystal panels. In particular, the simulation of the flow process of the injection molding material in injection molding has been widely put to practical use in the development of injection molded products. These injection molding process analysis methods contribute to high quality, efficiency, and cost reduction in product development of injection molded products and the like. Regarding the utilization method and the like, for example, JP-A-3-224712
JP-A-4-152120, JP-A-4-3120
No. 05424, Japanese Patent Laid-Open No. 4-331125, and the like.
【０００３】一般の射出成形解析では、金型キャビティ
部分の流動コンダクタンスがキャビティ形状と射出成形
材料の粘度に基づいて算出される。流動コンダクタンス
とはキャビティ内の流動し易さを表す指標であり、例え
ば成形品最大寸法に比べて肉厚の薄い成形品の場合、キ
ャビティ内の流動コンダクタンスは次の式により定めら
れる。
（流動コンダクタンス）＝−（肉厚）2／（１２×（粘度）） （１）
キャビティ内の流動状態は上記流動コンダクタンスを用
いて次のように表される。
（流動速度）＝（流動コンダクタンス）×（圧力勾配） （２）
射出成形解析では、まず成形品を３角形や４角形、４面
体、６面体などの微小要素に分割し、各微小要素に対し
て上記流動コンダクタンスを定め、流体の運動方程式と
して良く知られたナビエ・ストークス方程式またはその
簡略化した式と、質量保存則やエネルギー方程式と呼ば
れる基礎方程式とを用いて、前記式（２）を元に有限要
素法や差分法などの良く知られた数値計算手法により、
各微小要素の圧力、流動速度などを計算する。解析の結
果、例えば計算により得られた圧力の最大値において成
形不可という結果が得られた場合は、解析対象物の肉厚
を増加するなどの対策を施している。In general injection molding analysis, the flow conductance of the mold cavity is calculated based on the cavity shape and the viscosity of the injection molding material. The flow conductance is an index indicating the ease of flow in the cavity. For example, in the case of a molded product having a wall thickness smaller than the maximum dimension of the molded product, the flow conductance in the cavity is determined by the following formula. (Flow conductance) = − (wall thickness) 2 / (12 × (viscosity)) (1) The flow state in the cavity is expressed as follows using the above flow conductance. (Flow velocity) = (Flow conductance) x (Pressure gradient) (2) In the injection molding analysis, the molded product is first divided into minute elements such as a triangle, a quadrangle, a tetrahedron, and a hexahedron, and for each minute element, The above-mentioned equation (2) is calculated by using the Navier-Stokes equation, which is well known as a fluid equation of motion, or a simplified equation thereof, and a basic equation called a mass conservation law or an energy equation. By well-known numerical calculation methods such as finite element method and difference method,
Calculate the pressure and flow velocity of each micro element. When the result of the analysis shows that the molding is impossible at the maximum value of the pressure obtained by the calculation, measures such as increasing the wall thickness of the analysis object are taken.
【０００４】射出成形過程の数値解析では前記流動コン
ダクタンス計算において、式（１）に示したように成形
材料の粘度を入力条件として設定するが、このとき粘度
は射出成形材料の温度やせん断速度、圧力などの関数と
して定義されることが多い。例えば樹脂材料の射出成形
では、粘度を温度とせん断速度の関数と考え、次の式に
より定義されることが多い。In the numerical analysis of the injection molding process, in the flow conductance calculation, the viscosity of the molding material is set as an input condition as shown in the equation (1). At this time, the viscosity depends on the temperature and shear rate of the injection molding material, Often defined as a function of pressure. For example, in injection molding of resin materials, viscosity is often considered as a function of temperature and shear rate, and is often defined by the following equation.
【０００５】
（粘度）＝Ａ×（せん断速度）B×ｅｘｐ（Ｃ×（温度）） （３）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは樹脂材料毎に粘度計を用いて測定
される材料定数であり、材料データベースに保存されて
解析の際に読み出され、活用されている。(Viscosity) = A × (shear rate) B × exp (C × (temperature)) (3) Here, A, B, and C are material constants measured using a viscometer for each resin material. Yes, it is stored in the material database and is read and used during analysis.
【０００６】射出成形の解析では、上式（３）に限らず
様々な粘度式が提案され活用されているが、方向によっ
て差のない等方性と仮定されるのが一般的である。従っ
て樹脂の注入口であるゲートから金型内に成形品の形に
彫られたキャビティへ流入した当初の流れは偏った方向
性を持たず、ゲートから同心円状に広がるものと仮定さ
れている。In the analysis of injection molding, various viscosity equations other than the above equation (3) have been proposed and utilized, but it is generally assumed that there is isotropicity that does not differ depending on the direction. Therefore, it is assumed that the initial flow that flows from the gate, which is the resin injection port, into the cavity engraved in the shape of the molded product in the mold does not have a biased directionality but spreads concentrically from the gate.
【０００７】しかしながら射出成形で用いられる樹脂材
料などは、成形時にキャビティ壁面の抵抗により発生す
るせん断力により高分子鎖がある方向性をもって配向
し、この結果、せん断流動の方向に粘度が低下すること
が知られている。特にコネクターなどに用いられること
の多い液晶樹脂は、せん断流動の方向に高分子鎖が強く
配向し、キャビティに充填する際に一旦配向した方向
へ、より進みやすくなる傾向がある。しかし従来の解析
方法では等方的な粘度を仮定しているため、こうした流
動方向による異方性流動を解析することができなかっ
た。However, in the resin material used in injection molding, the polymer chains are oriented in a certain direction due to the shearing force generated by the resistance of the cavity wall surface during molding, and as a result, the viscosity decreases in the shear flow direction. It has been known. Particularly in liquid crystal resins often used for connectors and the like, the polymer chains are strongly oriented in the shear flow direction, and when the cavity is filled with the liquid crystal resin, there is a tendency that the polymer chains are more likely to proceed in the orientation direction. However, in the conventional analysis method, since anisotropic viscosity is assumed, it is impossible to analyze the anisotropic flow due to the flow direction.
【０００８】一方、例えば物質内の温度分布を予測する
熱伝導解析や、多孔質物質内への浸透流の解析などを行
う場合において、熱伝導率や透過コンダクタンスの異方
性が既知の場合は、異方性を考慮した数値解析を実施す
ることが一般的に行われている。しかし射出成形では材
料分子鎖の配向方向や配向状態が時間的に変化するた
め、予めコンダクタンスの異方性を定義することが困難
であった。On the other hand, for example, when the thermal conductivity analysis for predicting the temperature distribution in the substance or the analysis of the permeation flow into the porous substance is performed and the anisotropy of the thermal conductivity or the permeation conductance is known, It is generally performed to carry out a numerical analysis in consideration of anisotropy. However, in injection molding, it was difficult to predefine the anisotropy of conductance because the orientation direction and orientation state of the material molecular chains change with time.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
に鑑み、流動物の流動状態、特に射出成形における射出
成形材料の流動状態を高い精度で予測する数値解析方法
および装置を提供することを目的とする。In view of such circumstances, the present invention has an object of providing a numerical analysis method and apparatus for predicting the flow state of a fluid, particularly the flow state of an injection molding material in injection molding with high accuracy. And
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明によれば、解析対象物に流動物が充填される
際の該流動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数
の微小要素に分割した解析モデルを用いてコンピュータ
によりシミュレーションする数値解析方法であって、微
小要素における流動物の流れ易さを規定する流動性パラ
メータの初期値を設定する工程と、解析対象物に流動物
が充填される過程の解析を行い各微小要素ごとの流動物
の流動方向を計算する工程と、前記計算により求められ
た流動方向に対して異方性を有する流動性パラメータを
各微小要素ごとに再設定する工程と、再設定された流動
性パラメータに基づき解析対象物に流動物が充填される
過程の解析を再度行う工程とを有することを特徴とする
数値解析方法が提供される。In order to achieve the above object, according to the present invention, the flow behavior of a fluid when the fluid is filled in the analysis object is determined by the shape of the analysis object. A numerical analysis method for simulating by a computer using an analysis model divided into a plurality of minute elements, the step of setting an initial value of a fluidity parameter that defines the ease of flow of a fluid in a minute element, and an analysis target The process of analyzing the process in which the fluid is filled in and the flow direction of the fluid for each minute element is calculated, and the fluidity parameter having anisotropy to the flow direction obtained by the above calculation is set for each minute. A numerical analysis method is proposed, which has a step of resetting each element and a step of re-analyzing the process in which the fluid is filled in the analysis object based on the reset fluidity parameter. It is.
【００１１】また、本発明の好ましい態様は、解析対象
物に流動物が充填される過程の解析を行い各微小要素ご
との流動物の流動方向を計算する工程、および、前記計
算により求められた流動方向に対して異方性を有する流
動性パラメータを各微小要素ごとに再設定する工程を、
計算結果が収束するまでくり返して行なう数値解析方法
である。Further, a preferred embodiment of the present invention is a step of analyzing a process in which a fluid is filled in an object to be analyzed and calculating a flow direction of the fluid for each microelement, and the above-mentioned calculation. The step of resetting the fluidity parameter having anisotropy to the flow direction for each minute element,
This is a numerical analysis method that is repeated until the calculation results converge.
【００１２】また、本発明の好ましい態様は、前記流動
性パラメータが流動コンダクタンス、流動抵抗、流動速
度、厚さ方向の流動速度勾配、面内方向の流動速度勾
配、圧力、肉厚、粘度、および温度から選ばれたパラメ
ータである数値解析方法である。In a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameters are flow conductance, flow resistance, flow velocity, flow velocity gradient in thickness direction, flow velocity gradient in in-plane direction, pressure, wall thickness, viscosity, and It is a numerical analysis method that is a parameter selected from temperature.
【００１３】また、本発明の好ましい態様は、前記異方
性を有する流動性パラメータが、各微小要素における流
動物の流動方向を主軸とする直交異方性を有する流動性
パラメータである数値解析方法である。In a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter having anisotropy is a fluidity parameter having orthogonal anisotropy with the flow direction of the fluid in each microelement as the main axis. Is.
【００１４】また、本発明の好ましい態様は、前記直交
異方性を有する流動性パラメータが、流動方向の流動性
パラメータｋ１および流動直角方向の流動性パラメータ
ｋ２で表され、ｋ１およびｋ２が、等方的な流動性パラ
メータの値をｋ０、係数をＦ１、Ｆ２としたとき、それ
ぞれｋ１＝ｋ０×Ｆ１、ｋ２＝ｋ０×Ｆ２で計算される
数値解析方法である。Further, in a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter having the orthogonal anisotropy is represented by a fluidity parameter k1 in the flow direction and a fluidity parameter k2 in the flow orthogonal direction, and k1 and k2 are the same. This is a numerical analysis method in which k1 = k0 × F1 and k2 = k0 × F2 are calculated, respectively, when the value of the anisotropic fluidity parameter is k0 and the coefficients are F1 and F2.
【００１５】また、本発明の好ましい態様は、前記流動
性パラメータが流動コンダクタンスであり、かつ、前記
係数Ｆ１、Ｆ２が各微小要素における流動物の流動速
度、厚さ方向の流動速度勾配および面内方向の流動速度
勾配から選ばれた少なくとも一つのパラメータの関数と
して計算される数値解析方法である。Further, in a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter is a flow conductance, and the coefficients F1 and F2 are the flow velocity of a fluid in each microelement, the flow velocity gradient in the thickness direction and the in-plane. A numerical analysis method is calculated as a function of at least one parameter selected from the flow velocity gradient in the direction.
【００１６】また、本発明の好ましい態様は、射出成形
過程において解析対象物に射出成形材料が充填される際
の射出成形材料の挙動を解析するものである数値解析方
法である。A preferred embodiment of the present invention is a numerical analysis method for analyzing the behavior of an injection molding material when an object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.
【００１７】また、本発明によれば、解析対象物に流動
物が充填される際の該流動物の流動挙動を、該解析対象
物の形状を複数の微小要素に分割した解析モデルを用い
てコンピュータによりシミュレーションする数値解析装
置であって、微小要素における流動物の流れ易さを規定
する流動性パラメータの初期値を設定する初期パラメー
タ設定手段と、解析対象物に流動物が充填される過程の
解析を行い各微小要素ごとの流動物の流動方向を計算す
る解析実行手段と、流動方向に対して異方性を有する流
動性パラメータを各微小要素ごとに再設定する異方性パ
ラメータ設定手段とを有することを特徴とする数値解析
装置が提供される。According to the present invention, the flow behavior of the fluid when the fluid is filled in the fluid to be analyzed is analyzed by using an analytical model in which the shape of the fluid to be analyzed is divided into a plurality of minute elements. A numerical analysis device for simulating with a computer, comprising initial parameter setting means for setting an initial value of a fluidity parameter that defines the ease of flow of a fluid in a microelement, and a process of filling the fluid to be analyzed. Analysis execution means for performing analysis and calculating the flow direction of the fluid for each minute element; and anisotropy parameter setting means for resetting the fluidity parameter having anisotropy with respect to the flow direction for each minute element. There is provided a numerical analysis device having:
【００１８】また、本発明の好ましい態様は、流動方向
計算手段による流動方向の計算、異方性パラメータ設定
手段による流動性パラメータの再設定、および解析実行
手段による解析対象物に流動物が充填される過程の解析
が、計算結果が収束するまでくり返して行なわれる数値
解析装置である。According to a preferred aspect of the present invention, the flow direction is calculated by the flow direction calculation means, the fluidity parameter is reset by the anisotropic parameter setting means, and the analysis target is filled with the fluid by the analysis execution means. This is a numerical analysis device in which the analysis of the process is repeated until the calculation results converge.
【００１９】また、本発明の好ましい態様は、流動性パ
ラメータが流動コンダクタンス、流動抵抗、流動速度、
厚さ方向の流動速度勾配、面内方向の流動速度勾配、圧
力、肉厚、粘度、および温度から選ばれたパラメータで
ある数値解析装置である。In a preferred embodiment of the present invention, the fluidity parameters are flow conductance, flow resistance, flow velocity,
The numerical analysis device is a parameter selected from a flow velocity gradient in the thickness direction, a flow velocity gradient in the in-plane direction, pressure, wall thickness, viscosity, and temperature.
【００２０】また、本発明の好ましい態様は、前記異方
性を有する流動性パラメータが、各微小要素における流
動物の流動方向を主軸とする直交異方性を有する流動性
パラメータである数値解析装置である。Further, in a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter having anisotropy is a fluidity parameter having orthogonal anisotropy with a flow direction of a fluid in each microelement as a main axis. Is.
【００２１】また、本発明の好ましい態様は、 前記直
交異方性を有する流動性パラメータが、流動方向の流動
性パラメータｋ１および流動直角方向の流動性パラメー
タｋ２で表され、ｋ１およびｋ２が、等方的な流動性パ
ラメータの値をｋ０、係数をＦ１、Ｆ２としたとき、そ
れぞれｋ１＝ｋ０×Ｆ１、ｋ２＝ｋ０×Ｆ２で計算され
る数値解析装置である。Further, in a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter having the orthogonal anisotropy is represented by a fluidity parameter k1 in the flow direction and a fluidity parameter k2 in the flow orthogonal direction, and k1 and k2 are equal to each other. This is a numerical analysis device in which k1 = k0 × F1 and k2 = k0 × F2 are calculated, respectively, when the value of the anisotropic fluidity parameter is k0 and the coefficients are F1 and F2.
【００２２】また、本発明の好ましい態様は、流動性パ
ラメータが流動コンダクタンスであり、かつ、前記係数
Ｆ１、Ｆ２が各微小要素における流動物の流動速度、厚
さ方向の流動速度勾配および面内方向の流動速度勾配か
ら選ばれた少なくとも一つのパラメータの関数として計
算される数値解析装置である。Further, in a preferred aspect of the present invention, the fluidity parameter is a flow conductance, and the coefficients F1 and F2 are the flow velocity of the fluid in each minute element, the flow velocity gradient in the thickness direction and the in-plane direction. It is a numerical analysis device that is calculated as a function of at least one parameter selected from the flow velocity gradient of.
【００２３】また、本発明の好ましい態様は、射出成形
過程において解析対象物に射出成形材料が充填される際
の射出成形材料の挙動を解析するものである数値解析装
置である。A preferred embodiment of the present invention is a numerical analysis device for analyzing the behavior of an injection molding material when an object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.
【００２４】また、本発明によれば、解析対象物に流動
物が充填される際の該流動物の流動挙動を、該解析対象
物の形状を複数の微小要素に分割した解析モデルを用い
てコンピュータによりシミュレーションする数値解析プ
ログラムであって、微小要素における流動物の流れ易さ
を規定する流動性パラメータの初期値を設定する工程
と、解析対象物に流動物が充填される過程の解析を行い
各微小要素ごとの流動物の流動方向を計算する工程と、
前記計算により求められた流動方向に対して異方性を有
する流動性パラメータを各微小要素ごとに再設定する工
程と、再設定された流動性パラメータに基づき解析対象
物に流動物が充填される過程の解析を再度行う工程を実
行するコンピュータで実行可能なプログラムが提供され
る。Further, according to the present invention, the flow behavior of the fluid when the fluid is filled in the analysis object is analyzed using an analysis model in which the shape of the analysis object is divided into a plurality of minute elements. This is a numerical analysis program that is simulated by a computer. It performs the process of setting the initial value of the fluidity parameter that regulates the flowability of the fluid in the microelements and the process of filling the fluid to the analysis target. Calculating the flow direction of the fluid for each microelement,
The step of resetting the fluidity parameter having anisotropy to the flow direction obtained by the calculation for each minute element, and the analysis target is filled with the fluid based on the reset fluidity parameter A computer-executable program for performing a step of re-analyzing a process is provided.
【００２５】また、本発明の好ましい態様は、解析対象
物に流動物が充填される過程の解析を行い各微小要素ご
との流動物の流動方向を計算する工程、および、前記計
算により求められた流動方向に対して異方性を有する流
動性パラメータを各微小要素ごとに再設定する工程を、
計算結果が収束するまでくり返して行なうプログラムで
ある。Further, a preferred embodiment of the present invention is a step of analyzing the process of filling the analysis object with the fluid and calculating the flow direction of the fluid for each microelement, and the above-mentioned calculation. The step of resetting the fluidity parameter having anisotropy to the flow direction for each minute element,
It is a program that is repeatedly executed until the calculation results converge.
【００２６】また、本発明の好ましい態様は、射出成形
過程において解析対象物に射出成形材料が充填される際
の射出成形材料の挙動を解析するものであるプログラム
である。A preferred embodiment of the present invention is a program for analyzing the behavior of the injection molding material when the injection molding material is filled in the object to be analyzed in the injection molding process.
【００２７】また、本発明によれば、前記プログラムを
記憶した、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体が提
供される。Further, according to the present invention, there is provided a computer-readable storage medium storing the program.
【００２８】また、本発明によれば、上記の数値解析方
法を用いて射出成形品の射出成形過程を解析し、解析結
果に基づいて製造パラメータを最終決定し、最終決定さ
れた製造パラメータに基づいて射出成形品を製造する射
出成形品の製造方法が提供される。Further, according to the present invention, the injection molding process of the injection molded product is analyzed by using the above numerical analysis method, the manufacturing parameters are finally determined based on the analysis result, and the manufacturing parameters are finally determined based on the finally determined manufacturing parameters. A method for manufacturing an injection-molded product is provided, which is for manufacturing an injection-molded product.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明を射出成形解析に適
用した場合の実施の形態について説明する。ここで、本
発明における解析対象物は射出成形で成形される射出成
形品の形状であり、言い換えれば射出成形に用いられる
金型の内部に彫られたキャビティ部分の形状である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments in which the present invention is applied to injection molding analysis will be described below. Here, the object to be analyzed in the present invention is the shape of the injection-molded product molded by injection molding, in other words, the shape of the cavity portion engraved inside the mold used for injection molding.
【００３０】本発明における流動性パラメータとして
は、流動物の流れ易さを規定するパラメータであれば、
どのようなものを用いても良いが、流動コンダクタン
ス、流動抵抗、流動速度、厚さ方向の流動速度勾配、面
内方向の流動速度勾配、圧力、肉厚、粘度、および温度
から選ばれたパラメータを用いることが好ましい。特
に、流動コンダクタンスは流れ易さを規定するパラメー
タとしてもっとも代表的なものであるので、以下、流動
コンダクタンスを用いた場合について説明する。As the fluidity parameter in the present invention, if it is a parameter that defines the flowability of the fluid,
Whatever may be used, parameters selected from flow conductance, flow resistance, flow velocity, flow velocity gradient in thickness direction, flow velocity gradient in in-plane direction, pressure, wall thickness, viscosity, and temperature Is preferably used. In particular, the flow conductance is the most typical parameter that defines the ease of flow, so the case where the flow conductance is used will be described below.
【００３１】流動コンダクタンスの初期値としては、ど
のような方法で求めてもよいが、例えばキャビティ各部
の肉厚と温度、およびせん断速度より、各微小要素に関
して次の式により計算された値を用いることができる。
（流動コンダクタンス）＝−（肉厚）2／（１２×（粘度）） （４）
（粘度）＝Ａ×（せん断速度）B×ｅｘｐ（Ｃ×（温度）） （５）
なお、肉厚方向に粘度が不均一に分布する状況を考慮す
る場合、一般に行われているように前記流動コンダクタ
ンスを厚さ方向の積分の形で次式のように表してもよ
い。The initial value of the flow conductance may be obtained by any method. For example, the value calculated by the following formula for each minute element from the wall thickness and temperature of each cavity and the shear rate is used. be able to. (Flow conductance) =-(wall thickness) 2 / (12 × (viscosity)) (4) (Viscosity) = A × (shear rate) B × exp (C × (temperature)) (5) In the thickness direction When considering the situation where the viscosity is unevenly distributed, the flow conductance may be expressed by the following equation in the form of integral in the thickness direction as is generally done.
【００３２】[0032]
【数１】 [Equation 1]
【００３３】流動コンダクタンスに異方性を持たせる方
法としては、どのような方法を用いても良いが、計算の
容易性の点で、各微小要素における流動物の流動方向を
主軸とし、流動方向のコンダクタンスをｋ１、流動と直
角方向のコンダクタンスをｋ２とした直交異方性で定義
することが好ましい。Any method may be used to impart anisotropy to the flow conductance, but from the viewpoint of ease of calculation, the flow direction of the fluid in each minute element is the main axis, and the flow direction is It is preferable that the conductance is defined as k1 and the conductance in the direction perpendicular to the flow is defined as k2.
【００３４】ｋ１＝ｋ０×Ｆ１ （７）
ｋ２＝ｋ０×Ｆ２ （８）
ここで、Ｆ１およびＦ２は異方性を表す係数であり、ｋ
０は、上記のようにして求めた等方的な流動コンダクタ
ンスの値である。流動直角方向と比較して流動方向に流
動しやすいような場合はＦ１＞１、Ｆ２＜１となる。Ｆ
１およびＦ２は以下のように決定することができる。K1 = k0 × F1 (7) k2 = k0 × F2 (8) where F1 and F2 are coefficients representing anisotropy, and k
0 is the value of the isotropic flow conductance obtained as described above. When it is easier to flow in the flow direction than in the flow right-angle direction, F1> 1 and F2 <1. F
1 and F2 can be determined as follows.
【００３５】まず、液晶樹脂など異方性を考慮する材料
について、例えば図１に示す成形品形状の射出成形を実
施し、一般的に行われるショートショット法などの手法
を用いて金型内の充填進行状態を測定する。ショートシ
ョット法とは注入する射出材料の量を少なめとして充填
途中で冷却固化し、取り出すことによって充填の進行状
態を観察する方法である。このようにして求めた実際の
射出成形の結果と数値解析結果とを比較しながらＦ１，
Ｆ２を適宜変更して数値解析を繰り返し、数値解析結果
が実測の結果と一致するＦ１，Ｆ２を見出すことができ
る。Ｆ１，Ｆ２は材料ごとに測定し、データベースに保
存することが望ましい。図１の３は、ショートショット
法により得られた流動先端の進行状態を、重ねて表示し
た一例であり、充填パターンと呼ぶ。このパターンを数
値解析結果より得られるパターンと比較することによ
り、前記Ｆ１およびＦ２を決定することができる。First, for a material in which anisotropy is considered, such as a liquid crystal resin, injection molding of the shape of the molded product shown in FIG. The filling progress is measured. The short shot method is a method of observing the progress of filling by cooling with a small amount of injection material to be solidified during filling and taking out. While comparing the actual injection molding results thus obtained with the numerical analysis results, F1,
By repeating the numerical analysis by appropriately changing F2, it is possible to find F1 and F2 whose numerical analysis results match the actual measurement results. It is desirable to measure F1 and F2 for each material and store it in a database. Reference numeral 3 in FIG. 1 is an example in which the state of progress of the flow front obtained by the short shot method is displayed in an overlapping manner, and is called a filling pattern. The F1 and F2 can be determined by comparing this pattern with the pattern obtained from the numerical analysis result.
【００３６】さらに、前記異方性を有する流動コンダク
タンスの計算において、材料の流動速度、厚さ方向の流
動速度勾配、および面内方向の流動速度勾配から選ばれ
た少なくとも一つの値の関数として異方性を有する流動
コンダクタンスを計算する方法が好ましい。例えば厚さ
方向の流動速度勾配を用いてＦ１およびＦ２を次のよう
に表すことができる。この場合、流動方向の流動コンダ
クタンスは、流動速度勾配に比例し、流動直角方向の流
動コンダクタンスは流動速度勾配に反比例するようにし
た。Further, in the calculation of the flow conductance having the anisotropy, it is different as a function of at least one value selected from the flow velocity of the material, the flow velocity gradient in the thickness direction, and the flow velocity gradient in the in-plane direction. A method of calculating the flow conductance having an isotropic property is preferable. For example, F1 and F2 can be expressed as follows using the flow velocity gradient in the thickness direction. In this case, the flow conductance in the flow direction is proportional to the flow velocity gradient, and the flow conductance in the flow perpendicular direction is inversely proportional to the flow velocity gradient.
【００３７】
Ｆ１＝ａ１×（厚さ方向の流動速度勾配）＋ｂ１ （９）
Ｆ２＝１／｛ａ２×（厚さ方向の流動速度勾配）＋ｂ２｝ （１０）
ここで、係数ａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２は前述のショート
ショット法を用い、射出速度を変えて実測と数値解析結
果とを比較することにより決定される。また、流動コン
ダクタンスに乗じる関数としては、上記の１次式の他に
多項式、指数関数などが考えられ、パラメータとしても
厚さ方向の流動速度勾配の代わりに流動速度を、あるい
は、流動速度と厚さ方向の流動速度勾配を組み合わせて
用いることも考えられる。F1 = a1 × (thickness direction flow velocity gradient) + b1 (9) F2 = 1 / {a2 × (thickness direction flow velocity gradient) + b2} (10) where the coefficients a1, b1, a2 , B2 are determined by using the above-mentioned short shot method and changing the injection speed and comparing the actual measurement with the numerical analysis result. As a function for multiplying the flow conductance, a polynomial, an exponential function, etc. can be considered in addition to the above-mentioned linear expression, and as a parameter, instead of the flow velocity gradient in the thickness direction, the flow velocity or the flow velocity and the thickness It is also possible to use a combination of flow velocity gradients in the depth direction.
【００３８】さらに、一般に射出成形解析で省略される
ことの多い面内方向の速度勾配に依存する慣性効果につ
いても、前記流動速度と面内方向の流動速度勾配との積
をパラメータとして、前記異方性を有する流動コンダク
タンスを決定することにより、擬似的に表現することが
可能となる。Further, the inertial effect depending on the velocity gradient in the in-plane direction, which is often omitted in the injection molding analysis, also uses the product of the flow velocity and the flow velocity gradient in the in-plane direction as a parameter. By determining the flow conductance having the directionality, it is possible to express it in a pseudo manner.
【００３９】図２は本発明を射出成形解析に適用した場
合の一実施形態例の概略手順をしめすためのフローチャ
ートである。本実施形態における数値解析方法は、通常
の数値解析で行われるデータ入力・準備工程（ステップ
１、２）、解析実行工程（ステップ３〜６）、および解
析結果表示工程（ステップ７）よりなり、データ入力・
準備工程は解析条件の入力を行うステップ１と流動性パ
ラメータの初期値設定を行うステップ２に分けられ、解
析実行工程は流動解析を行うステップ３、異方性を有す
る流動性パラメータの計算および再設定を行うためのス
テップ４とステップ５、充填進行を行うステップ６に分
けられる。FIG. 2 is a flow chart showing the schematic procedure of one embodiment when the present invention is applied to injection molding analysis. The numerical analysis method according to the present embodiment includes a data input / preparation process (steps 1 and 2), an analysis execution process (steps 3 to 6), and an analysis result display process (step 7) that are performed in a normal numerical analysis. Data input
The preparation process is divided into a step 1 for inputting analysis conditions and a step 2 for setting initial values of fluidity parameters, and an analysis execution step is step 3 for performing flow analysis, calculation and re-execution of fluidity parameters having anisotropy. It is divided into step 4 and step 5 for performing setting, and step 6 for performing filling progress.
【００４０】さらに図３は本実施形態例で用いる解析装
置の構成図であり、解析条件設定手段１０１と、初期パ
ラメータ設定手段１０２、解析実行手段１０３、速度等
算出手段１０４、異方性パラメータ設定手段１０５、充
填進行手段１０６、解析結果出力手段１０７よりなる解
析演算処理を行う演算装置１００、解析データやソフト
ウェアなどを保存するメモリやハードディスク等よりな
るデータ記憶装置１１０、キーボードやマウス、デジタ
イザ、３次元形状測定装置等よりなる解析条件入力装置
１２０、ディスプレイやプリンタ、光造形装置等よりな
る出力装置１３０などを備えている。この各手段はいず
れも演算装置（コンピュータ）のＣＰＵおよびメモリに
よって構築されるハードウェア上の関数やサブルーチン
等の形で実現されている。Further, FIG. 3 is a block diagram of the analyzing apparatus used in the present embodiment, wherein the analyzing condition setting means 101, the initial parameter setting means 102, the analysis executing means 103, the speed calculating means 104, and the anisotropic parameter setting. An arithmetic unit 100 including a unit 105, a filling progress unit 106, and an analysis result output unit 107 for performing an analytical arithmetic process, a data storage unit 110 including a memory and a hard disk for storing analysis data and software, a keyboard, a mouse, a digitizer, 3 An analysis condition input device 120 such as a three-dimensional shape measuring device, an output device 130 such as a display, a printer, and an optical modeling device are provided. Each of these means is realized in the form of a function or subroutine on hardware constructed by a CPU and a memory of an arithmetic unit (computer).
【００４１】以下に示す例では、本発明の基本的な実施
方法を解説することを目的とし、図４に示すような、場
所によって肉厚の異なる矩形平板状のキャビティ内への
射出成形を例に、本発明を射出成形時の充填解析に適用
した場合を説明する。In the following example, for the purpose of explaining the basic method of carrying out the present invention, an example of injection molding into a rectangular flat plate-shaped cavity having a different wall thickness as shown in FIG. The case where the present invention is applied to the filling analysis at the time of injection molding will be described.
【００４２】まずステップ１にて解析条件入力装置１２
０により、少なくとも解析対象物の形状を微小要素に分
割した解析モデルを含み必要に応じてさらに、成形材料
の粘度、射出温度、射出圧力などのパラメータを含む解
析条件を入力する。ここでは図５に示すように図４の射
出成形品形状を六面体の微小要素に分割した。また、成
形材料の異方性パラメータも解析条件入力装置１２０よ
り入力する。これらの解析条件入力は、予め解析条件入
力装置１２０に入力され、データ記憶装置１１０にデー
タベースとして保存していた電子情報から選択すること
により入力してもよい。また材料が射出されるゲート位
置として、ゲート部７を入力した。入力された解析条件
データはメモリ上に保持されると共に必要に応じて解析
条件設定手段１０１によりデータ記憶装置１１０に保存
される。解析モデルはこのように既に作成されたものを
メモリ上に読み込んだり、外形等を表すＣＡＤデータ等
から自動的に作成したりしてメモリ上に構築することが
できる。First, in step 1, the analysis condition input device 12
With 0, an analysis condition including at least an analysis model in which the shape of the analysis object is divided into minute elements is further input, and if necessary, an analysis condition including parameters such as the viscosity of the molding material, the injection temperature, and the injection pressure is input. Here, as shown in FIG. 5, the shape of the injection-molded product of FIG. 4 was divided into hexahedral microelements. Further, the anisotropic parameter of the molding material is also input from the analysis condition input device 120. These analysis condition inputs may be input by selecting them from electronic information that has been input to the analysis condition input device 120 in advance and stored in the data storage device 110 as a database. Further, the gate portion 7 is input as the gate position where the material is injected. The input analysis condition data is held in the memory and, if necessary, saved in the data storage device 110 by the analysis condition setting means 101. The analysis model can be constructed on the memory by reading the already created one on the memory or automatically creating it from CAD data representing the outer shape or the like.
【００４３】次にステップ２にてデータ記憶装置１１０
より解析条件データが演算装置１００のメモリに読み込
まれ、初期パラメータ設定手段１０２により、各微小要
素について初期流動コンダクタンスが設定される。この
ステップで入力する初期流動コンダクタンスは、一般的
な方法により求めた等方的な流動コンダクタンスｋ０を
用いることが簡便で好ましいが、流動コンダクタンスの
異方性パラメータの値が予測できる場合は、当初から異
方性を有する流動コンダクタンスを初期流動コンダクタ
ンスとして設定してもよい。Next, in step 2, the data storage device 110
The analysis condition data is read into the memory of the arithmetic unit 100, and the initial parameter setting means 102 sets the initial flow conductance for each minute element. For the initial flow conductance input in this step, it is simple and preferable to use the isotropic flow conductance k0 obtained by a general method, but if the value of the anisotropy parameter of the flow conductance can be predicted, The flow conductance having anisotropy may be set as the initial flow conductance.
【００４４】次にステップ３にて、設定された解析条件
データおよび初期流動コンダクタンスに基づいて、解析
実行手段１０３により射出成形流動解析が実行される。
射出成形流動解析は、通常の場合、射出成形開始から、
射出成形材料が解析モデルに含まれる全ての微小要素に
充填完了するまでの間を、何ステップかに分割して計算
する。その結果、各計算ステップにおいて、解析モデル
内の充填進行状態、各微小要素における材料の流動方
向、圧力、温度などの解析結果が得られ、前回解析結果
として演算装置１００のメモリ、またはデータ記憶装置
１１０に記録される。なお、ここで解析実行手段１０３
としては、有限要素法、境界要素法、差分法、有限体積
法などの数値解析手法を用いたものを利用すれば良い。Next, in step 3, the injection molding flow analysis is executed by the analysis executing means 103 based on the set analysis condition data and the initial flow conductance.
In general, injection molding flow analysis is
The calculation is divided into several steps until the injection molding material is completely filled in all the microelements included in the analysis model. As a result, in each calculation step, the analysis results such as the filling progress state in the analysis model, the material flow direction in each minute element, the pressure and the temperature are obtained, and the memory of the arithmetic unit 100 or the data storage device is obtained as the previous analysis result. It is recorded in 110. Incidentally, here, the analysis execution means 103
As the above, a method using a numerical analysis method such as a finite element method, a boundary element method, a difference method, and a finite volume method may be used.
【００４５】次にステップ４にて、前記解析結果より速
度等算出手段１０４により、各微小要素における材料の
流動速度、厚さ方向の流動速度勾配および面内方向の流
動速度勾配の少なくとも一つが計算され、計算結果が演
算装置１００のメモリ、またはデータ記憶装置１１０に
記録される。図６は金型キャビティ部の５０％体積部分
が充填された状態における材料の流動速度ベクトルを示
しており、矢印の方向が流動方向を表し、矢印の長さが
長いほど流動速度が大きいことを表している。Next, at step 4, at least one of the flow velocity of the material, the flow velocity gradient in the thickness direction and the flow velocity gradient in the in-plane direction is calculated by the velocity calculating means 104 from the analysis result. Then, the calculation result is recorded in the memory of the arithmetic device 100 or the data storage device 110. FIG. 6 shows the flow velocity vector of the material in the state where the mold cavity portion is filled with 50% of the volume. The direction of the arrow represents the flow direction, and the longer the arrow, the higher the flow velocity. It represents.
【００４６】次にステップ５にて、異方性パラメータ設
定手段１０５により、速度等算出手段１０４により算出
された流動速度、厚さ方向の流動速度勾配および面内方
向の流動速度勾配の少なくとも一つを用いて流動方向の
流動コンダクタンスｋ１、および、流動と直角方向の流
動コンダクタンスｋ２が計算され、計算結果が演算措置
１００のメモリ、またはデータ記憶装置１１０に記録さ
れる。算出された異方性を有する流動コンダクタンスを
各微小要素に再設定する。Next, at step 5, at least one of the flow velocity calculated by the velocity calculating unit 104, the flow velocity gradient in the thickness direction and the flow velocity gradient in the in-plane direction by the anisotropic parameter setting unit 105. Is used to calculate the flow conductance k1 in the flow direction and the flow conductance k2 in the direction perpendicular to the flow, and the calculation result is recorded in the memory of the arithmetic operation unit 100 or the data storage device 110. The flow conductance having the calculated anisotropy is reset for each microelement.
【００４７】次にステップ３に戻り、前記異方性を有す
る流動コンダクタンスに基づき解析実行手段１０３によ
り射出成形流動解析を再び実行する。これにより、異方
性を有する流動コンダクタンスを考慮した流動解析結果
が得られるが、このステップの計算において前提とした
流動方向等の条件は、流動コンダクタンスの初期値に基
づくものであるので、誤差が大きい可能性がある。そこ
で、このステップの計算により得られた流動方向、圧
力、温度などの解析結果に基づいて、再びステップ４へ
戻り、異方性を有する流動コンダクタンスを再計算す
る。このようにして、計算結果が収束するまで、ステッ
プ３、４及び５をくり返す。具体的には、今回の解析結
果と前回の解析結果との差異を算出し、所定の差異内で
あるか否かを収束判定し、所定の差異内でない場合は今
回の解析結果を前回解析結果として演算措置１００のメ
モリ、またはデータ記憶装置１１０に記録し、ステップ
４へ戻り解析を繰り返す。Next, returning to step 3, the analysis execution means 103 executes the injection molding flow analysis again based on the flow conductance having anisotropy. As a result, the flow analysis result that considers the flow conductance with anisotropy is obtained.However, since the conditions such as the flow direction assumed in the calculation of this step are based on the initial value of the flow conductance, the error is It can be great. Therefore, based on the analysis results of the flow direction, pressure, temperature, etc. obtained by the calculation in this step, the procedure returns to step 4 again, and the flow conductance having anisotropy is recalculated. In this way, steps 3, 4 and 5 are repeated until the calculation results converge. Specifically, the difference between the analysis result of this time and the analysis result of the previous time is calculated, and it is determined whether or not it is within a predetermined difference. If it is not within the predetermined difference, the analysis result of this time is compared with the previous analysis result. Is recorded in the memory of the arithmetic operation unit 100 or the data storage device 110, and the procedure returns to step 4 to repeat the analysis.
【００４８】解析の結果得られた今回解析結果と前回解
析結果との差異が、所定の差異内となった場合、解析は
収束したと見なし、本解析にて、全ての微小要素の充填
が完了したか否かを判定する。全ての微小要素の充填が
完了していない場合はステップ６にて充填進行手段１０
６により充填を進行させ、ステップ３から繰り返され
る。When the difference between the present analysis result and the previous analysis result obtained as a result of the analysis is within a predetermined difference, it is considered that the analysis has converged, and in this analysis, filling of all the minute elements is completed. It is determined whether or not. If the filling of all the minute elements is not completed, the filling progressing means 10 is performed in step 6.
The filling is advanced by 6, and the process is repeated from step 3.
【００４９】全ての微小要素が充填完了した場合は、解
析結果出力手段１０９により解析結果が出力され、ステ
ップ７にて解析結果出力装置１２０により圧力、温度、
速度等の解析結果が等高線表示図、数値データ出力、グ
ラフ出力、ベクトル表示などの手法にて出力される。図
７は全ての微小要素が充填した状態で、各微小要素の充
填される時間を等高線表示した充填パターン図である。When all the minute elements have been filled, the analysis result output means 109 outputs the analysis result, and in step 7, the analysis result output device 120 outputs the pressure, temperature,
The analysis results such as speed are output by a method such as a contour map display, numerical data output, graph output, vector display. FIG. 7 is a filling pattern diagram showing the filling time of each minute element in a contour line in a state where all the minute elements are filled.
【００５０】このような解析方法を用いて射出成形品の
射出成形過程を解析することによって、適切なゲート位
置の設定や肉厚設定などの金型設計や、射出成形の温
度、速度、圧力等の成形条件等の各種製造パラメータを
変更した場合の影響を解析することができる。解析の結
果、最適と思われる製造パラメータを最終決定し、最終
決定された製造パラメータに基づいて射出成形品を製造
することにより、製品開発期間の短縮や製品品質の向上
を行なうことができる。By analyzing the injection molding process of the injection molded product using such an analysis method, the mold design such as the setting of an appropriate gate position and the wall thickness, the temperature, the speed, the pressure of the injection molding, etc. The effect of changing various manufacturing parameters such as molding conditions can be analyzed. As a result of the analysis, the most suitable manufacturing parameters are finally determined, and the injection-molded product is manufactured based on the finally determined manufacturing parameters, whereby the product development period can be shortened and the product quality can be improved.
【００５１】[0051]
【実施例】以下、本発明の物理現象の予測解析方法、装
置を実用製品へ適用した例として、図８に示す射出成形
品に対して適用した実施例について述べる。EXAMPLE An example in which the method and apparatus for predicting and analyzing a physical phenomenon according to the present invention is applied to a practical product will be described below as an example applied to an injection-molded product shown in FIG.
【００５２】まず、異方性係数を求めるため、図１に示
す試験片を用いて射出成形実験を行い、ショートショッ
ト法を用いて次のように定めた。First, in order to obtain the anisotropy coefficient, an injection molding experiment was conducted using the test piece shown in FIG. 1, and the following was determined using the short shot method.
【００５３】
ｋ１＝（初期流動コンダクタンス）×｛ａ１×（厚さ方向の流動速度勾配）
＋ｂ１｝ （１１）
ｋ２＝（初期流動コンダクタンス）／｛ａ２×（厚さ方向の流動速度勾配）
＋ｂ２｝ （１２）
ここで、ａ１＝０．０、ｂ１＝１．０、ａ２＝０．０
１、ｂ２＝２．０
次にステップ１にて、図９に示すように成形品形状を三
角形または四角形の微小要素１１に分割し、解析条件入
力装置１２０により、各微小要素頂点の位置座標値を入
力した。また、その他の解析条件として、ゲート位置１
２、充填時間、射出温度、金型温度等の成形条件、なら
びに成形材料の粘度、熱伝導率等の物性値など、通常の
射出成形流動解析で用いられる入力条件を入力した。K1 = (initial flow conductance) × {a1 × (thickness direction flow velocity gradient) + b1} (11) k2 = (initial flow conductance) / {a2 × (thickness direction flow velocity gradient) + b2} (12) Here, a1 = 0.0, b1 = 1.0, a2 = 0.0
1, b2 = 2.0 Next, in step 1, the shape of the molded product is divided into triangular or quadrangular microelements 11 as shown in FIG. 9, and the positional coordinate values of the respective microelement vertices are calculated by the analysis condition input device 120. I entered. As another analysis condition, gate position 1
2. Molding conditions such as filling time, injection temperature, mold temperature, and physical properties such as viscosity and thermal conductivity of molding material, and other input conditions used in ordinary injection molding flow analysis were input.
【００５４】以下のステップは充填過程全体に渡って繰
り返される。ステップ２では各部分の肉厚と粘度より、
初期流動コンダクタンスを算出し、ステップ３にて前記
初期流動コンダクタンスに基づき射出成形流動解析を実
行し、ステップ４にて流動過程での流動方向と流動速
度、および流動速度勾配を求めた。続いてステップ５に
て、上記式（１１）〜（１３）により異方性流動コンダ
クタンスを定め、再びステップ３に戻り、前記異方性流
動コンダクタンスにより射出成形流動解析を実行した。
このステップ３からステップ５を６回反復することによ
り、流動中の圧力分布の最大値（あるいは平均値あるい
は積分値）の反復前との誤差は１％以内に収束し、収束
解が得られたため、ステップ６にて充填を進行させた。
以上のステップを充填完了まで繰り返すことにより、図
１０に示す充填パターンが得られた。このときの充填圧
力は最大８０ＭＰａであることが判明し、射出成形機の
最大可能圧力範囲内であることから、射出成形可能と判
断し、実際の金型を製作して成形したところ、問題なく
成形することができた。The following steps are repeated throughout the filling process. In step 2, from the thickness and viscosity of each part,
The initial flow conductance was calculated, an injection molding flow analysis was performed based on the initial flow conductance in step 3, and the flow direction, flow velocity, and flow velocity gradient in the flow process were determined in step 4. Subsequently, in step 5, the anisotropic flow conductance was determined by the above equations (11) to (13), and the process was returned to step 3 again, and injection molding flow analysis was performed using the anisotropic flow conductance.
By repeating Step 3 to Step 6 six times, the error between the maximum value (or the average value or the integral value) of the pressure distribution in the flow before the iteration converged within 1%, and the converged solution was obtained. In step 6, the filling was advanced.
By repeating the above steps until the filling is completed, the filling pattern shown in FIG. 10 was obtained. It was found that the maximum filling pressure at this time was 80 MPa, which was within the maximum possible pressure range of the injection molding machine, so it was judged that injection molding was possible, and when an actual mold was manufactured and molded, there was no problem. It could be molded.
【００５５】[0055]
【発明の効果】本願発明によれば、射出成形過程の射出
成形材料の挙動など、解析対象物に流動物が充填される
際の該流動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数
の微小要素に分割した解析モデルを用いてコンピュータ
によりシミュレーションする数値解析方法であって、微
小要素における流動物の流れ易さを規定する流動性パラ
メータの初期値を設定する工程と、解析対象物に流動物
が充填される過程の解析を行い各微小要素ごとの流動物
の流動方向を計算する工程と、前記計算により求められ
た流動方向に対して異方性を有する流動性パラメータを
各微小要素ごとに再設定する工程と、再設定された流動
性パラメータに基づき解析対象物に流動物が充填される
過程の解析を再度行う工程とを有することを特徴とする
数値解析方法および装置によって、流動物が対象物に充
填される際の挙動の解析精度を大幅に向上することがで
きる。例えば、これによって射出成形過程をより正確に
シミュレーションすることが可能となり、適切なゲート
位置の設定や肉厚設定など、金型設計や製品設計の効率
化が図られ、製品開発期間の短縮や製品品質の向上に寄
与することができる。特に、液晶樹脂等の流動配向によ
る異方性の強い材料の射出成形過程の数値解析において
は、従来の数値解析方法及び装置よりも解析精度を大幅
に向上することができる。According to the present invention, the flow behavior of the fluid when the fluid is filled into the analysis target, such as the behavior of the injection molding material in the injection molding process, can be determined by using a plurality of shapes of the analysis target. A numerical analysis method for simulating by a computer using an analysis model divided into minute elements, which includes a step of setting an initial value of a fluidity parameter that defines the flowability of a fluid in minute elements, and an analysis target The step of analyzing the process of filling the fluid and calculating the flow direction of the fluid for each microelement, and the flowability parameter having anisotropy with respect to the flow direction obtained by the calculation are set for each microelement. And a step of resetting for each time, and a step of performing again the analysis of the process in which the analysis target is filled with the fluid based on the reset fluidity parameter. By the device, it is possible to greatly improve the analysis accuracy of the behavior when the fluids are filled in the object. For example, this makes it possible to simulate the injection molding process more accurately, and improves the efficiency of mold design and product design by setting the appropriate gate position and wall thickness, shortening the product development period and It can contribute to the improvement of quality. In particular, in the numerical analysis of the injection molding process of a material having a strong anisotropy due to the flow orientation such as liquid crystal resin, the analysis accuracy can be significantly improved as compared with the conventional numerical analysis method and apparatus.
【図１】異方性流動コンダクタンスを定める際に用い
る、射出成形金型キャビティ形状の一例を示す概念図で
ある。FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a cavity shape of an injection mold, which is used when determining an anisotropic flow conductance.
【図２】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
あるFIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施形態の例で用いる解析装置であ
る。FIG. 3 is an analysis device used in an example of an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施形態の例で用いる射出成形品形
状である。FIG. 4 is an injection molded article shape used in an example of an embodiment of the present invention.
【図５】図４の射出成形品を微小要素に分割した状態を
示す概念図である。5 is a conceptual diagram showing a state in which the injection-molded article of FIG. 4 is divided into minute elements.
【図６】図４の射出成形品の体積の５０％が充填された
状態を示す概念図である。6 is a conceptual diagram showing a state in which 50% of the volume of the injection-molded article of FIG. 4 is filled.
【図７】本発明の流動解析方法により得られた、図４の
射出成形品の充填時に流動先端が移動する状態を示す充
填パターン図である。7 is a filling pattern diagram showing a state in which the flow front moves during filling of the injection-molded article of FIG. 4 obtained by the flow analysis method of the present invention.
【図８】本発明の実施例で用いる射出成形品形状であ
る。FIG. 8 is an injection-molded product shape used in an example of the present invention.
【図９】図８の射出成形品形状を微小要素に分割した状
態を示す概念図である。9 is a conceptual diagram showing a state in which the injection-molded product shape of FIG. 8 is divided into minute elements.
【図１０】本発明の流動解析方法により得られた、図８
の射出成形品の充填時に流動先端が移動する状態を示す
充填パターン図である。FIG. 10 FIG. 8 obtained by the flow analysis method of the present invention.
FIG. 6 is a filling pattern diagram showing a state in which the flow front moves when the injection-molded article is filled.
１００・・・演算装置
１０１・・・解析条件設定手段
１０２・・・初期パラメータ設定手段
１０３・・・解析実行手段
１０４・・・速度等算出手段
１０５・・・異方性パラメータ設定手段
１０６・・・充填進行手段
１０７・・・解析結果出力手段
１１０・・・データ記憶装置
１２０・・・解析条件入力装置
１３０・・・出力装置
１・・・解析用キャビティ形状
２・・・ゲート位置
３・・・ショートショット法により得られた流動先端位
置
４・・・射出成形品
５・・・六面体微小要素
５１・・・ゲート位置
６・・・射出成形品
７・・・ゲート位置
８・・・５０％充填時の流動先端位置
６１・・・５０％充填時の未充填部分
６２・・・５０％充填時の速度ベクトル
６３・・・５０％充填時の充填部分
９・・・数値解析より得られた充填パターン
１０・・・射出成形品形状
１１・・・微小要素
１２・・・ゲート位置
１３・・・数値解析より得られた充填パターン100 ... Arithmetic device 101 ... Analysis condition setting means 102 ... Initial parameter setting means 103 ... Analysis executing means 104 ... Velocity etc. calculating means 105 ... Anisotropy parameter setting means 106 ... -Filling progress means 107 ... Analysis result output means 110 ... Data storage device 120 ... Analysis condition input device 130 ... Output device 1 ... Analysis cavity shape 2 ... Gate position 3 ...・ Flow tip position obtained by the short shot method 4 ... Injection molded product 5 ... Hexahedron microelement 51 ... Gate position 6 ... Injection molded product 7 ... Gate position 8 ... 50% Flow tip position at the time of filling 61 ... Unfilled portion at 50% filling 62 ... Velocity vector at 50% filling 63 ... Filled portion 9 at 50% filling ... Filling pattern 1 Filling patterns obtained from ... injection molded article shape 11 ... microelements 12 ... gate position 13 ... Numerical Analysis
Claims (19)
動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数の微小要
素に分割した解析モデルを用いてコンピュータによりシ
ミュレーションする数値解析方法であって、微小要素に
おける流動物の流れ易さを規定する流動性パラメータの
初期値を設定する工程と、解析対象物に流動物が充填さ
れる過程の解析を行い各微小要素ごとの流動物の流動方
向を計算する工程と、前記計算により求められた流動方
向に対して異方性を有する流動性パラメータを各微小要
素ごとに再設定する工程と、再設定された流動性パラメ
ータに基づき解析対象物に流動物が充填される過程の解
析を再度行う工程とを有することを特徴とする数値解析
方法。1. A numerical analysis for simulating a flow behavior of a fluid when the fluid is filled into the analysis object by a computer using an analysis model in which the shape of the analysis object is divided into a plurality of minute elements. The method is to set the initial value of the fluidity parameter that defines the flowability of the fluid in the microelements, and analyze the process in which the fluid is filled in the analysis target to analyze the flow of each microelement. A step of calculating the flow direction of the animal, a step of resetting a fluidity parameter having anisotropy to the flow direction obtained by the calculation for each microelement, and based on the reset fluidity parameter And a step of re-analyzing the process in which the analysis target is filled with the fluid.
析を行い各微小要素ごとの流動物の流動方向を計算する
工程、および、前記計算により求められた流動方向に対
して異方性を有する流動性パラメータを各微小要素ごと
に再設定する工程を、計算結果が収束するまでくり返し
て行なう請求項１に記載の数値解析方法。2. A step of analyzing a process in which a fluid is filled in an object to be analyzed to calculate a flow direction of the fluid for each microelement, and an anisotropic direction with respect to the flow direction obtained by the calculation. The numerical analysis method according to claim 1, wherein the step of resetting the fluidity parameter having the property for each minute element is repeated until the calculation result converges.
流動抵抗、流動速度、厚さ方向の流動速度勾配、面内方
向の流動速度勾配、圧力、肉厚、粘度、および温度から
選ばれたパラメータである請求項１または２に記載の数
値解析方法。3. The fluidity parameter is fluid conductance,
The numerical analysis method according to claim 1, wherein the parameter is a parameter selected from flow resistance, flow velocity, flow velocity gradient in thickness direction, flow velocity gradient in in-plane direction, pressure, wall thickness, viscosity, and temperature.
各微小要素における流動物の流動方向を主軸とする直交
異方性を有する流動性パラメータである請求項１〜３の
いずれかに記載の数値解析方法。4. The fluidity parameter having anisotropy is
The numerical analysis method according to any one of claims 1 to 3, which is a fluidity parameter having orthogonal anisotropy with a flow direction of a fluid in each microelement as a main axis.
が、流動方向の流動性パラメータｋ１および流動直角方
向の流動性パラメータｋ２で表され、ｋ１およびｋ２
が、等方的な流動性パラメータの値をｋ０、係数をＦ
１、Ｆ２としたとき、それぞれｋ１＝ｋ０×Ｆ１、ｋ２
＝ｋ０×Ｆ２で計算される請求項４に記載の数値解析方
法。5. The fluidity parameter having the orthogonal anisotropy is represented by a fluidity parameter k1 in the flow direction and a fluidity parameter k2 in the flow orthogonal direction, and k1 and k2.
Where k0 is the value of the isotropic liquidity parameter and F is the coefficient.
1 and F2, k1 = k0 × F1, k2, respectively
The numerical analysis method according to claim 4, wherein the numerical analysis method is calculated by: k0 × F2.
あり、かつ、前記係数Ｆ１、Ｆ２が各微小要素における
流動物の流動速度、厚さ方向の流動速度勾配および面内
方向の流動速度勾配から選ばれた少なくとも一つのパラ
メータの関数として計算される請求項５に記載の数値解
析方法。6. The fluidity parameter is a flow conductance, and the coefficients F1 and F2 are selected from a flow velocity of a fluid in each microelement, a flow velocity gradient in a thickness direction and a flow velocity gradient in an in-plane direction. The numerical analysis method according to claim 5, which is calculated as a function of at least one parameter.
形材料が充填される際の射出成形材料の挙動を解析する
ものである請求項１〜７のいずれかに記載の数値解析方
法。7. The numerical analysis method according to claim 1, wherein the behavior of the injection molding material when the object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.
動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数の微小要
素に分割した解析モデルを用いてコンピュータによりシ
ミュレーションする数値解析装置であって、微小要素に
おける流動物の流れ易さを規定する流動性パラメータの
初期値を設定する初期パラメータ設定手段と、解析対象
物に流動物が充填される過程の解析を行い各微小要素ご
との流動物の流動方向を計算する解析実行手段と、流動
方向に対して異方性を有する流動性パラメータを各微小
要素ごとに再設定する異方性パラメータ設定手段とを有
することを特徴とする数値解析装置。8. A numerical analysis for simulating the flow behavior of a fluid when the fluid is filled in the analysis object by a computer using an analysis model in which the shape of the analysis object is divided into a plurality of minute elements. The apparatus is an initial parameter setting means for setting an initial value of a fluidity parameter that defines the flowability of a fluid in a minute element, and an analysis of a process in which the fluid is filled into an analysis target is performed for each minute element. An analysis execution means for calculating the flow direction of the fluid for each of the flow paths, and an anisotropic parameter setting means for resetting a fluidity parameter having anisotropy with respect to the flow direction for each microelement. Numerical analysis device.
異方性パラメータ設定手段による流動性パラメータの再
設定、および解析実行手段による解析対象物に流動物が
充填される過程の解析が、計算結果が収束するまでくり
返して行なわれる請求項８に記載の数値解析装置。9. A flow direction calculation means for calculating a flow direction,
9. The method according to claim 8, wherein the resetting of the fluidity parameter by the anisotropic parameter setting means and the analysis of the process of filling the analysis target with the fluid by the analysis executing means are repeated until the calculation result converges. Numerical analysis device.
ス、流動抵抗、流動速度、厚さ方向の流動速度勾配、面
内方向の流動速度勾配、圧力、肉厚、粘度、および温度
から選ばれたパラメータである請求項８または９に記載
の数値解析装置。10. The fluidity parameter is a parameter selected from flow conductance, flow resistance, flow velocity, flow velocity gradient in the thickness direction, flow velocity gradient in the in-plane direction, pressure, wall thickness, viscosity, and temperature. The numerical analysis device according to claim 8.
が、各微小要素における流動物の流動方向を主軸とする
直交異方性を有する流動性パラメータである請求項８〜
１０のいずれかに記載の数値解析装置。11. The fluidity parameter having anisotropy is a fluidity parameter having orthogonal anisotropy with the flow direction of the fluid in each microelement as the main axis.
10. The numerical analysis device according to any one of 10.
タが、流動方向の流動性パラメータｋ１および流動直角
方向の流動性パラメータｋ２で表され、ｋ１およびｋ２
が、等方的な流動性パラメータの値をｋ０、係数をＦ
１、Ｆ２としたとき、それぞれｋ１＝ｋ０×Ｆ１、ｋ２
＝ｋ０×Ｆ２で計算される請求項１１に記載の数値解析
装置。12. A fluidity parameter having the orthogonal anisotropy is represented by a fluidity parameter k1 in a flow direction and a fluidity parameter k2 in a flow right angle direction, and k1 and k2.
Where k0 is the value of the isotropic liquidity parameter and F is the coefficient.
1 and F2, k1 = k0 × F1, k2, respectively
The numerical analysis device according to claim 11, wherein the numerical analysis device is calculated by: k0 × F2.
であり、かつ、前記係数Ｆ１、Ｆ２が各微小要素におけ
る流動物の流動速度、厚さ方向の流動速度勾配および面
内方向の流動速度勾配から選ばれた少なくとも一つのパ
ラメータの関数として計算される請求項１２に記載の数
値解析装置。13. A fluidity parameter is a flow conductance, and the coefficients F1 and F2 are selected from a flow velocity of a fluid in each microelement, a flow velocity gradient in a thickness direction and a flow velocity gradient in an in-plane direction. The numerical analysis device according to claim 12, which is calculated as a function of at least one parameter.
成形材料が充填される際の射出成形材料の挙動を解析す
るものである請求項８〜１３のいずれかに記載の数値解
析装置。14. The numerical analysis apparatus according to claim 8, wherein the behavior of the injection molding material is analyzed when the object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.
流動物の流動挙動を、該解析対象物の形状を複数の微小
要素に分割した解析モデルを用いてコンピュータにより
シミュレーションする数値解析プログラムであって、微
小要素における流動物の流れ易さを規定する流動性パラ
メータの初期値を設定する工程と、解析対象物に流動物
が充填される過程の解析を行い各微小要素ごとの流動物
の流動方向を計算する工程と、前記計算により求められ
た流動方向に対して異方性を有する流動性パラメータを
各微小要素ごとに再設定する工程と、再設定された流動
性パラメータに基づき解析対象物に流動物が充填される
過程の解析を再度行う工程を実行するコンピュータで実
行可能なプログラム。15. A numerical analysis for simulating by a computer the flow behavior of a fluid when the fluid is filled in the fluid to be analyzed, using an analysis model in which the shape of the fluid to be analyzed is divided into a plurality of minute elements. It is a program that analyzes the process of setting the initial value of the fluidity parameter that defines the flowability of the fluid in the microelements and the process of filling the fluid with the analysis target, A step of calculating the flow direction of the animal, a step of resetting a fluidity parameter having anisotropy to the flow direction obtained by the calculation for each microelement, and based on the reset fluidity parameter A computer-executable program that executes a step of re-analyzing a process in which a fluid is filled in an analysis target.
解析を行い各微小要素ごとの流動物の流動方向を計算す
る工程、および、前記計算により求められた流動方向に
対して異方性を有する流動性パラメータを各微小要素ご
とに再設定する工程を、計算結果が収束するまでくり返
して行なう請求項１５に記載のプログラム。16. A step of analyzing a process of filling a fluid into an object to be analyzed to calculate a flow direction of the fluid for each microelement, and an anisotropic direction with respect to the flow direction obtained by the calculation. 16. The program according to claim 15, wherein the step of resetting the fluidity parameter having the property for each minute element is repeated until the calculation result converges.
成形材料が充填される際の射出成形材料の挙動を解析す
るものである請求項１５または１６に記載のプログラ
ム。17. The program according to claim 15, which analyzes the behavior of the injection molding material when the object to be analyzed is filled with the injection molding material in the injection molding process.
ログラムを記憶した、コンピュータで読み取り可能な記
憶媒体。18. A computer-readable storage medium storing the program according to any one of claims 15 to 17.
射出成形品の射出成形過程を解析し、解析結果に基づい
て製造パラメータを最終決定し、最終決定された製造パ
ラメータに基づいて射出成形品を製造する射出成形品の
製造方法。19. An injection molding process of an injection molded article is analyzed using the numerical analysis method according to claim 7, manufacturing parameters are finally determined based on the analysis result, and injection is performed based on the finally determined manufacturing parameters. A method for producing an injection-molded article for producing a molded article.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002029095A JP2003228594A (en) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | Method and device for numerical analysis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006213015A (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Kochi Univ Of Technology | Flow-analyzing apparatus and method for polymer liquid crystal in mold, and flow-analyzing program of polymer liquid crystal in mold |
| JP2008188957A (en) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | Method and device of analyzing flow in injection molding |
-
2002
- 2002-02-06 JP JP2002029095A patent/JP2003228594A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006213015A (en) * | 2005-02-07 | 2006-08-17 | Kochi Univ Of Technology | Flow-analyzing apparatus and method for polymer liquid crystal in mold, and flow-analyzing program of polymer liquid crystal in mold |
| JP4630987B2 (en) * | 2005-02-07 | 2011-02-09 | 公立大学法人高知工科大学 | In-mold polymer liquid crystal flow analysis device, in-mold polymer liquid crystal flow analysis method, and in-mold polymer liquid crystal flow analysis program |
| JP2008188957A (en) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Toyota Motor Corp | Method and device of analyzing flow in injection molding |
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