JP4820318B2 - 樹脂成形品の設計支援装置、支援方法及び支援プログラム - Google Patents
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Description
熱硬化性樹脂流動解析部13では、GUI部11を介してユーザより3次元流動解析に必要な、熱硬化性樹脂の物性値を受け取る(S201)。本実施例では後述する粘度式中の係数、比熱、密度、熱伝導率などである。
η=η0((1+t/t0)/(1−t/t0))C・・・・・・数1
η0=a exp(b/T)・・・・・数2
t0=d exp(d/T)・・・・数3
C=f/T−g ・・・・・・・・・数4
数1において
μ=(η/η0)(1/C)・・・・数5
τ=t/t0・・・・・・・・・数6
と置くと次式が得られる。
ここで、μは無次元粘度、τは無次元時間である。μ−τ特性曲線を図5の(a)に示す。いま、状態1で時間t1、温度T1とし、ここからそれぞれ微小量のΔt、ΔT変化し、状態2でt2,T2になったとする。これにより、μ−τ特性曲線上ではτ1からΔτ変化し、μ1がμ2になる。すなわち、時間と温度が同時に変化する現象を一本の曲線上の変化として取り扱うことができる。Δτを微小量とすれば近似的に次式が成立する。
μ2=μ1+(dμ/dτ)μ1Δτ
=μ1+2Δτ/((1−τ1)2)・・・・数8
Δτ=(∂τ/∂t)τ1Δt+(∂τ/∂T)τ1ΔT
=Δt/(d exp(e/T1))+ΔT e τ1/(T1 2)・・数9
数9を数8に代入すれば既知の値を用いてμ2が求められる。数7により、
τ2=(μ2−1)/(μ2+1)・・・・・数10
となる。数5から、状態2の粘度は次式で求められる。
η2=η0(T2)μ2 C(T2)・・・・・・数11
なお、質量保存方程式は、数12で表される。
(∂ρ/∂t)+ρ(▽・v)=0・・・・数12
ρ(∂v/∂t+v・▽v)=−▽p+▽・τ+ρg・・・・数13
ρCp(∂T/∂t+v・▽T)=λ▽2T+τ:▽v・・・・数14
ΔP=K・u・ρ・L・・・・・数15
ΔP=β・η・u・L・・・・・数16
ΔPx=βx・η・ux・Lx・・・・・数17
ΔPy=βy・η・uy・Ly・・・・・数18
ΔPz=βz・η・uz・Lz・・・・・数19
熱反応式20は数20〜数24で表される。
K1=Ka exp(−Ea/T)・・・数21
K2=Kb exp(−Eb/T)・・・数22
A=Q/Q0・・・数23
∂Q/∂t=Q0(K1+K2AM)(1−A)N・・・・数24
η=η0((1+A/Agel)/(1−A/Agel))C・・・・・・数25
η0=a exp(b/T)・・・・・数26
C=f/T−g・・・・・・・・・数27
なお、質量、運動量の保存方程式は、第1の実施例の数12、数13と同じになる。
ρCp(∂T/∂t+v・▽T)=λ▽2T+τ:▽v+ρ(dQ/dt)・・・数28
12 モデル作成部
13 熱硬化性樹脂流動解析部
14 空間・障害物分離モデル作成部
15 空間・障害物合成モデル作成部
16 空間・障害物分離解析部
17 空間・障害物合成解析部
18 粘度計算式
19 熱反応式
20 界面の物理量の情報
21 CPU
22 メモリ
23 外部記憶装置
24 記憶媒体
25 読取装置
26 入力装置
27 表示装置
28 通信装置
31 コア
32 コイル
33 ティース
34 空間・障害物モデル(1)
35 空間・障害物モデル(2)
36 金型
37 キャビティ
38 ゲート
39 樹脂
Claims (10)
- 熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形品の設計支援装置であって、前記設計支援装置は、モデル作成部と熱硬化性樹樹脂流動解析部とからなり、前記モデル作成部は、3次元ソリッド要素からなり、成形品の一部に規則的に狭い隙間が配列されている部分は多孔質体とみなす空間・障害物合成モデルを作成する空間・障害物合成モデル作成部と前記空間・障害物合成モデル以外の部分を樹脂流動空間と障害物を分離する空間・障害物分離モデルとする空間・障害物分離モデル作成部とからなり、前記熱硬化性樹脂流動解析部は、前記空間・障害物合成モデルの領域を解析する空間・障害物合成解析部と前記空間・障害物分離モデルの領域を解析する空間・障害物分離解析部とからなり、前記空間・障害物合成解析部と前記空間・障害物分離解析部とは、熱硬化性樹脂用の粘度計算式を備え、前記空間・障害物分離解析部では、流体と熱の移動を記述する質量・運動量・エネルギの保存方程式と組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算するとともに、前記空間・障害物合成解析部では、前記粘度計算式と多孔質体として簡略化した形状を対象とした保存方程式とを組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算し、前記空間・障害物合成モデルと前記空間・障害物分離モデルとの界面での物理量の情報を引き渡しながら有限差分法、あるいは有限要素法を用いて数値解析をすることを特徴とする樹脂成形品の設計支援装置。
- 請求項1に記載の樹脂成形品の設計支援装置において、前記空間・障害物合成モデル作成部で作成した前記空間・障害物合成モデルは3次元方向に断面固有抵抗値を独立に設定でき、前記空間・障害物合成解析部では3次元方向の圧力損失を前記断面固有抵抗値と粘度、速度、流動距離の積として前記運動量の保存方程式を表すことを特徴とする樹脂成形品の設計支援装置。
- 請求項1に記載の樹脂成形品の設計支援装置において、前記粘度算出式は温度と時間の関数となる式を用いることを特徴とする樹脂成形品の設計支援装置。
- 熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形品の設計支援装置であって、前記設計支援装置は、モデル作成部と熱硬化性樹樹脂流動解析部とからなり、前記モデル作成部は、3次元ソリッド要素からなり、成形品の一部に規則的に狭い隙間が配列されている部分を多孔質体とみなす空間・障害物合成モデルを作成する空間・障害物合成モデル作成部と前記空間・障害物合成モデル以外の部分を樹脂流動空間と障害物を分離する空間・障害物分離モデルを作成する空間・障害物分離モデル作成部とからなり、前記熱硬化性樹脂流動解析部は、前記空間・障害物合成モデルの領域を解析する空間・障害物合成解析部と前記空間・障害物分離モデルの領域を解析する空間・障害物分離解析部とからなり、前記空間・障害物合成解析部と前記空間・障害物分離解析部とも、熱硬化性樹脂用の熱反応式と粘度計算式とを備え、前記空間・障害物分離解析部では、流体と熱の移動を記述する質量・運動量・エネルギの保存方程式と組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算するとともに、前記空間・障害物合成解析部では、前記粘度計算式と多孔質体として簡略化した形状を対象とした保存方程式とを組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算し、前記空間・障害物合成モデルと前記空間・障害物分離モデルとの界面での物理量の情報を引き渡しながら有限差分法、あるいは有限要素法を用いて数値解析をすることを特徴とする樹脂成形品の設計支援装置。
- 請求項4に記載の樹脂成形品の設計支援装置において、前記空間・障害物合成モデル作成部で作成した前記空間・障害物合成モデルは、3次元方向に断面固有抵抗値を独立に設定でき、前記空間・障害物合成解析部では、3次元方向の圧力損失を前記断面固有抵抗値と粘度、速度、流動距離の積として前記運動量の保存方程式を表すことを特徴とする樹脂成形品の設計支援装置。
- 請求項4に記載の樹脂成形品の設計支援装置において、前記粘度算出式は温度と反応率の関数となる式を用いることを特徴とする樹脂成形品の設計支援装置。
- コンピュータにより熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形品の設計を支援する方法であって、モデル作成ステップと熱硬化性樹樹脂流動解析ステップとからなり、前記モデル作成ステップは、3次元ソリッド要素を作成し、成形品の一部に規則的に狭い隙間が配列されている部分は多孔質体とみなす空間・障害物合成モデルを作成ステップとそれ以外の部分は樹脂流動空間と障害物を分離する空間・障害物分離モデルを作成するステップとからなり、前記熱硬化性樹脂流動解析ステップは前記空間・障害物合成モデルの領域を解析する空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離モデルの領域を解析する空間・障害物分離解析ステップとからなり、前記空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離解析ステップとも共通の熱硬化性樹脂用の粘度計算式を備え、前記空間・障害物分離解析ステップでは流体と熱の移動を記述する質量・運動量・エネルギの保存方程式と組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算するとともに、前記空間・障害物合成ステップでは前記粘度計算式と多孔質体として簡略化した形状を対象とした保存方程式とを組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算し、前記空間・障害物合成モデルと前記空間・障害物分離モデルとの界面での物理量の情報を引き渡しながら有限差分法、あるいは有限要素法を用いて数値解析をすることを特徴とする樹脂成形品の設計を支援する方法。
- コンピュータにより熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形品の設計を支援する方法であって、モデル作成ステップと熱硬化性樹樹脂流動解析ステップとからなり、前記モデル作成ステップは、3次元ソリッド要素を作成し、成形品の一部に規則的に狭い隙間が配列されている部分を多孔質体とみなす空間・障害物合成モデルを作成するステップとそれ以外の部分を樹脂流動空間と障害物を分離する空間・障害物分離モデルを作成するステップとからなり、前記熱硬化性樹脂流動解析ステップは、前記空間・障害物合成モデルの領域を解析する空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離モデルの領域を解析する空間・障害物分離解析ステップとからなり、前記空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離解析ステップとも共通の熱硬化性樹脂用の熱反応式と粘度式を備え、前記空間・障害物分離解析ステップでは流体と熱の移動を記述する質量・運動量・エネルギの保存方程式と組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算するとともに、前記空間・障害物合成ステップでは前記粘度計算式と多孔質体として簡略化した形状を対象とした保存方程式とを組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算し、前記空間・障害物合成モデルと前記空間・障害物分離モデルとの界面での物理量の情報を引き渡しながら有限差分法、あるいは有限要素法を用いて数値解析をすることを特徴とする樹脂成形品の設計を支援する方法。
- コンピュータにより熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形品の設計を支援するプログラムであって、モデル作成ステップと熱硬化性樹樹脂流動解析ステップとからなり、前記モデル作成ステップは、3次元ソリッド要素を作成し、成形品の一部に規則的に狭い隙間が配列されている部分は多孔質体とみなす空間・障害物合成モデルを作成ステップとそれ以外の部分は樹脂流動空間と障害物を分離する空間・障害物分離モデルを作成するステップとからなり、前記熱硬化性樹脂流動解析ステップは前記空間・障害物合成モデルの領域を解析する空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離モデルの領域を解析する空間・障害物分離解析ステップとからなり、前記空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離解析ステップとも共通の熱硬化性樹脂用の粘度計算式を備え、前記空間・障害物分離解析ステップでは流体と熱の移動を記述する質量・運動量・エネルギの保存方程式と組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算するとともに、前記空間・障害物合成ステップでは前記粘度計算式と多孔質体として簡略化した形状を対象とした保存方程式とを組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算し、前記空間・障害物合成モデルと前記空間・障害物分離モデルとの界面での物理量の情報を引き渡しながら有限差分法、あるいは有限要素法を用いて数値解析をすることを特徴とする樹脂成形品の設計を支援するプログラム。
- コンピュータにより熱硬化性樹脂を用いた樹脂成形品の設計を支援するプログラムであって、モデル作成ステップと熱硬化性樹樹脂流動解析ステップとからなり、前記モデル作成ステップは、3次元ソリッド要素を作成し、成形品の一部に規則的に狭い隙間が配列されている部分を多孔質体とみなす空間・障害物合成モデルを作成するステップとそれ以外の部分を樹脂流動空間と障害物を分離する空間・障害物分離モデルを作成するステップとからなり、前記熱硬化性樹脂流動解析ステップは、前記空間・障害物合成モデルの領域を解析する空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離モデルの領域を解析する空間・障害物分離解析ステップとからなり、前記空間・障害物合成解析ステップと前記空間・障害物分離解析ステップとも共通の熱硬化性樹脂用の熱反応式と粘度式を備え、前記空間・障害物分離解析ステップでは流体と熱の移動を記述する質量・運動量・エネルギの保存方程式と組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算するとともに、前記空間・障害物合成ステップでは前記粘度計算式と多孔質体として簡略化した形状を対象とした保存方程式とを組合せて熱硬化性樹脂の充填挙動を計算し、前記空間・障害物合成モデルと前記空間・障害物分離モデルとの界面での物理量の情報を引き渡しながら有限差分法、あるいは有限要素法を用いて数値解析をすることを特徴とする樹脂成形品の設計を支援するプログラム。
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