JP6660068B2 - Apparatus, method, program, and medium for analyzing viscoelastic structure of molded article - Google Patents
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Description
本発明は、成形品、特に射出成形、射出圧縮成形、またはトランスファー成形によって成形される成形品の粘弾性を考慮した解析装置、方法、プログラム、および媒体に関するものである。 The present invention relates to an analyzer, a method, a program, and a medium in which the viscoelasticity of a molded product, particularly, a molded product molded by injection molding, injection compression molding, or transfer molding is considered.
成形の試作回数や金型の製作回数を削減して製品のコストや納期を短縮するため、また最適な成形条件を探索するために、事前に数値計算によるシミュレーションを実施することは非常に重要である。 It is very important to perform numerical simulation in advance to reduce the number of molding trials and molds to reduce product cost and delivery time, and to search for optimal molding conditions. is there.
しかし、単にシミュレーションを実施すればよいというわけではなく、成形における物理現象や成形対象となる材料の物性を正しく考慮して数値計算することが重要である。その有効な手法として、特許文献１から特許文献１０では粘弾性を考慮した解析が有効としている。
However, it is not sufficient to simply perform a simulation, and it is important to perform a numerical calculation in consideration of a physical phenomenon in molding and physical properties of a material to be molded. As an effective technique, Patent Literature 1 to
例えば、特許文献１では、射出成形法や圧縮成形法または射出圧縮成形法によって製作される成形品に対し、その製作時間の履歴に沿った微小時間における金型および成形品の温度変化を温度変化算出手段によって算出し、この温度変化算出手段によって算出された温度変化に対応して金型および成形品に発生する熱ひずみ量を熱ひずみ量算出手段によって算出し、この熱ひずみ量算出手段によって算出された熱ひずみ量と、データ記憶部に記憶された時間−温度換算則に基づく応力緩和データとから成形品の内部応力を内部応力算出手段によって算出し、この内部応力算出結果に基づき、成形品の最終的な形状を最終形状予測手段によって予測する成形品の仕上がり形状予測方法を提案している。 For example, in Patent Document 1, for a molded product manufactured by an injection molding method, a compression molding method, or an injection compression molding method, a temperature change of a mold and a molded product in a very short time according to a history of the manufacturing time is measured. Calculated by the calculating means, the amount of thermal strain generated in the mold and the molded article corresponding to the temperature change calculated by the temperature change calculating means is calculated by the thermal strain calculating means, and calculated by the thermal strain calculating means. The internal stress of the molded article is calculated by the internal stress calculation means from the calculated thermal strain amount and the stress relaxation data based on the time-temperature conversion rule stored in the data storage unit, and based on the internal stress calculation result, the molded article Of the finished shape of a molded article, in which the final shape of the molded product is predicted by the final shape prediction means.
特許文献１の方法は、成形材料のガラス転移点温度以下の固体相における粘弾性試験と、ガラス転移点温度以上の溶融相における粘弾性試験とを行い、その両者のデータを繋ぎ合わせて連続した緩和弾性係数のマスターカーブと、時間−温度換算則を導入した温度シフトファクターとがデータ記憶部に記憶されている。そして、微小時間における熱ひずみに対し、それにより発生する応力の時間経過による綬和現象を反映させ、全冷却時間に亙ってこれを履歴積分することにより、冷却中の温度や圧力の履歴を取り扱うようにしている。特許文献１の方法を用いることによって、冷却時間の長短や、冷却水温度の高低、あるいは成形圧力の大小に対応した形状の変化をほぼ正確に評価することができるので、実際に金型を使用して成形作業を行わなくても、その金型での最適成形条件を予測設定することができるようになり、実際に金型を製作する前に成形品の加工精度を予測したり、設備の能力を予測したりすることができるので、金型の修正作業や、作り直し、あるいは設備の補充などを回避することができ、経済的にも時間的にも多大な負荷を削減することができることが示されている。 The method of Patent Literature 1 performs a viscoelasticity test in a solid phase of a molding material at a glass transition point or lower and a viscoelasticity test in a molten phase of a glass transition point or higher, and joins the data of both to continue. The master curve of the relaxation modulus and the temperature shift factor introducing the time-temperature conversion rule are stored in the data storage unit. Then, the thermal strain during a very short time is reflected by the ribbon phenomena caused by the lapse of time of the stress generated thereby, and the history of the temperature and pressure during cooling is integrated by integrating the history over the entire cooling time. I am handling it. By using the method of Patent Document 1, it is possible to almost accurately evaluate the change in shape corresponding to the length of the cooling time, the level of the cooling water, or the magnitude of the molding pressure. It is possible to predict and set the optimum molding conditions for the mold without performing the molding work, and to predict the processing accuracy of the molded product before actually manufacturing the mold, Because it is possible to predict the capacity, it is possible to avoid repair work of molds, rebuilding, or replenishment of equipment, etc., and it is possible to reduce a large load economically and timely. It is shown.
しかし、一般に特許文献１から１０に示される粘弾性解析を実行するためには、履歴を考慮した畳み込み積分が必要であるため、変位、ひずみ、応力等の機械的特性データを格納するメモリーを非常に大きくなる問題、非線形解析の計算時間が長くなりすぎる問題、効率的な並列化計算を行うことが困難であるという問題、計算が不安定になる問題などがあった。 However, in general, in order to execute the viscoelastic analysis shown in Patent Documents 1 to 10, it is necessary to perform convolution integration in consideration of the history. Therefore, a memory for storing mechanical property data such as displacement, strain, and stress is extremely required. The problem is that the calculation time of the nonlinear analysis becomes too long, that it is difficult to perform efficient parallel calculation, and that the calculation becomes unstable.
さらには、成形品が複雑な形状の場合、計算メッシュの規模も大きくなるため、非線形解析のすべてのステップについて、全体マトリクスを用いて粘弾性解析を行うと莫大な計算時間になってしまう問題があった。 Furthermore, when the molded product has a complicated shape, the size of the calculation mesh becomes large, and the viscoelastic analysis using the whole matrix for all the steps of the non-linear analysis requires a huge calculation time. there were.
本発明は、粘弾性を考慮した成形品の解析について、変位、ひずみ、応力等の機械的特性データを格納するメモリー、および計算時間を削減することが可能な成形品の解析装置、方法、プログラム、および記憶媒体を提供することを目的とする。 The present invention relates to a memory for storing mechanical property data such as displacement, strain, stress, etc., and an apparatus, method, and program for analyzing a molded article in which calculation time can be reduced. , And a storage medium.
上述の課題を解決するために、本発明に係る成形品の構造解析を実施する成形品の解析装置または方法は、プログラムされたコンピュータによって成形品の構造解析を実施する成形品の解析装置であって、少なくとも該成形品をメッシュ分割する計算モデル作成手段またはメッシュ分割された該成形品の計算モデルを読み込む計算モデル読み込み手段のいずれか一方を備え、少なくとも該成形品の粘弾性物性を定義する物性定義手段または該成形品の粘弾性物性を読み込む物性読み込み手段のいずれか一方を備え、該メッシュを構成する複数の節点または複数の要素の少なくともいずれか一方に対してそれぞれ個別に、相互作用を考慮せずに、少なくともひずみまたは応力のいずれか一方の経時変化を解析する粘弾性解析手段を備え、前記粘弾性解析手段により得られた複数の節点または複数の要素の少なくともいずれか一方の少なくともひずみまたは応力のいずれか一方の経時変化の解析結果を境界条件として最後に該メッシュの全体マトリクスを解くことで、該成形品の構造解析を行う構造解析手段を備え、前記構造解析の結果より該成形品の変位または応力またはひずみの少なくともいずれか一つを解析することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a molded article analyzing apparatus or method for performing a structural analysis of a molded article according to the present invention is a molded article analyzing apparatus for performing a structural analysis of a molded article by a programmed computer. At least one of a calculation model creating means for mesh-dividing the molded article and a calculation model reading means for reading a calculation model of the mesh-divided molded article, and at least physical properties defining viscoelastic properties of the molded article Either the defining means or the physical property reading means for reading the viscoelastic physical properties of the molded article is provided, and an interaction is individually considered for at least one of a plurality of nodes or a plurality of elements constituting the mesh. without, it comprises a viscoelastic analysis means for analyzing the one aging either at least the strain or stress, the viscosity Finally by solving the whole matrix of the mesh as a plurality of any boundary condition analysis results of one aging of nodes or at least one of at least a strain or stress component obtained by sexual analyzing means, It is characterized by comprising a structural analysis means for performing a structural analysis of the molded article, and analyzing at least one of displacement, stress, and strain of the molded article from a result of the structural analysis.
該メッシュを構成する複数の節点または複数の要素の少なくともいずれか一方に対してそれぞれ個別に、相互作用を考慮せずに、少なくともひずみまたは応力のいずれか一方の経時変化を解析する粘弾性解析手段またはステップを備えることにより、経時変化の解析は全体マトリクスを用いて解析を行わないため、省メモリー化、並列化計算の効率アップ、計算の安定性向上（計算が発散しない）を図ることができる。そして、前記粘弾性解析手段により得られた少なくともひずみまたは応力のいずれか一方を境界条件として該メッシュの全体マトリクスを解くことで、該成形品の構造解析を行う構造解析手段またはステップを備えることにより、各ステップ全体マトリクスを用いて計算した場合と同等の結果を得ることが可能である。
Viscoelastic analysis means for analyzing at least one of the plurality of nodes and at least one of the plurality of elements constituting the mesh individually, and without considering the interaction, with respect to the time-dependent change of at least one of the strain and the stress. Alternatively, by providing a step, the analysis of the change over time is not performed using the entire matrix, so that it is possible to save memory, increase the efficiency of parallelized calculation, and improve the stability of the calculation (the calculation does not diverge). . Then, by solving the entire matrix of the mesh with at least one of the strain and the stress obtained by the viscoelasticity analysis means as a boundary condition, by providing a structural analysis means or a step for performing a structural analysis of the molded article. It is possible to obtain the same result as the case where the calculation is performed using the entire matrix of each step.
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る構造解析を実施する解析装置または方法は、前記成形品が型により賦形して成形するものであって、前記粘弾性解析手段もしくはステップは、前記成形品が該型の中で賦形している時は全ひずみを、該型から取り出した後は弾性ひずみを時間ｔの関数値として、緩和を考慮した応力およびひずみを解くことを特徴とする。 Further, in order to solve the above-described problem, an analysis apparatus or method for performing a structural analysis according to the present invention is configured such that the molded article is shaped by a mold and molded, and the viscoelasticity analysis means or step is performed. Is to solve the stress and strain in consideration of relaxation, taking the total strain when the molded article is formed in the mold and the elastic strain as a function of time t after taking out from the mold. Features.
例えば型が樹脂射出成形の金型のケースでは、成形品が金型内にある場合は、金型寸法を基準として、金型の開き量の時間変化が分かっていれば、任意の時間の全ひずみを関数化することができ、また金型から取り出された後であれば、成形品にかかっている力に応じて、任意の時間の弾性ひずみを関数化することができ、これらの値を境界条件に、該メッシュを構成する複数の節点または複数の要素の少なくともいずれか一方に対してそれぞれ個別に粘弾性計算を行うことができる。 For example, in the case where the mold is a resin injection mold, if the molded product is inside the mold, if the time change of the opening amount of the mold is known based on the mold dimensions, the total time of any given time The strain can be converted into a function, and after being removed from the mold, the elastic strain at any time can be converted into a function according to the force applied to the molded article. In the boundary condition, viscoelasticity calculation can be individually performed on at least one of the plurality of nodes and the plurality of elements constituting the mesh.
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る構造解析を実施する解析装置または方法は、成形品の材料が樹脂またはガラスまたはゴムであることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-described problem, an analysis apparatus or method for performing a structural analysis according to the present invention is characterized in that a material of a molded product is resin, glass, or rubber.
粘弾性挙動は、特にガラス状態下で発生する特徴があるため、本発明を適用する成形品は、金属よりも、樹脂、ガラス、ゴムの成形品に適用することが特に好ましい。 Since the viscoelastic behavior has a characteristic that occurs particularly in a glassy state, it is particularly preferable that the molded article to which the present invention is applied is applied to molded articles of resin, glass, and rubber rather than metal.
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る構造解析を実施する解析装置または方法は、成形品が射出成形、射出圧縮成形、トランスファー成形、圧縮成形、押出成形または鋳造によって成形された成形品であることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, an analysis apparatus or method for performing a structural analysis according to the present invention is characterized in that a molded product is formed by injection molding, injection compression molding, transfer molding, compression molding, extrusion molding or casting. It is a molded product.
本発明は、成形法に依存しないが、これらの成形方法の場合、該メッシュを構成する複数の節点または複数の要素の少なくともいずれか一方に対してそれぞれ個別に、ひずみまたは応力状態の境界条件を設定しやすいため、これらの成形方法に適用することが特に好ましい。 Although the present invention does not depend on the forming method, in the case of these forming methods, at least one of a plurality of nodes and a plurality of elements constituting the mesh, individually, the boundary conditions of the strain or stress state. It is particularly preferable to apply to these molding methods because it is easy to set.
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る構造解析を実施する解析装置または方法は、成形品の材料が少なくとも該成形品の材料の配向または該成形品の材料に含有する強化物の配向のいずれか一方によって、配向異方性を有することを特徴とする。 In addition, in order to solve the above-described problems, an analysis apparatus or method for performing a structural analysis according to the present invention includes: Is characterized by having orientation anisotropy by any one of the orientations (1) to (3).
配向異方性を有する場合、成形後の変位または応力またはひずみなどの機械的特性が特に顕著になるため、実際の成形前に解析による評価を行うことが、配向異方性を有さない材料の場合と比較して特に重要となる。 In the case of having orientation anisotropy, mechanical properties such as displacement or stress or strain after molding become particularly remarkable. This is particularly important compared to the case of
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る解析プログラムは、前記のいずれかの方法を用いて、成形品の解析をコンピュータに実行させることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-mentioned problem, an analysis program according to the present invention is characterized by causing a computer to execute analysis of a molded article by using any one of the above methods.
また、上述の課題を解決するために、本発明に係る記憶媒体は、前記のプログラムを記録していることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-mentioned problem, a storage medium according to the present invention is characterized by recording the above-mentioned program.
本発明によれば、該メッシュを構成する複数の節点または複数の要素の少なくともいずれか一方に対してそれぞれ個別に、少なくともひずみまたは応力のいずれか一方の経時変化を解析する粘弾性解析手段またはステップを備え、前記粘弾性解析手段により得られた少なくともひずみまたは応力のいずれか一方を境界条件として該メッシュの全体マトリクスを解くことで、該成形品の構造解析を行う構造解析手段またはステップを備え、前記構造解析の結果より該成形品の変位または応力またはひずみの少なくともいずれか一つを解析することにより、短時間で安定な計算を行うことができるため、解析による成形品についての事前検討を効率的に実施できるようになる。 According to the present invention, viscoelasticity analysis means or a step of analyzing at least one of a plurality of nodes and a plurality of elements constituting the mesh individually and at least one of a strain and a stress over time. Comprising a structural analysis means or a step of performing a structural analysis of the molded product by solving the entire matrix of the mesh with at least one of strain or stress obtained by the viscoelastic analysis means as a boundary condition, By analyzing at least one of the displacement or stress or strain of the molded article from the result of the structural analysis, a stable calculation can be performed in a short time. Will be able to be implemented
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、以下に用語を定義する。 First, terms are defined below.
本発明において、「成形品」とは、溶融状態にした成形品材料を流動させることで所望の形にし、その後固めて得られた製品のことをいうが、切削加工などの機械加工により得られた製品でも構わない。 In the present invention, the term "molded article" refers to a product obtained by flowing a molded article material in a molten state into a desired shape and then solidifying the product, but is obtained by machining such as cutting. Products.
本発明において、「メッシュ分割」とは、成形品をはじめとする構造物を仮想の境界線または面によって有限個の数値解析要素に分割することをいい、分割された要素は、その境界上にある有限個の節点によって、互いに連結される。 In the present invention, "mesh division" refers to dividing a structure including a molded article into a finite number of numerical analysis elements by a virtual boundary line or surface, and the divided element is located on the boundary. They are connected to each other by a finite number of nodes.
本発明において、「粘弾性構造解析」とは、時間領域に対して非定常な構造解析であり、かつ粘弾性物性を用い、任意の時間に発生したひずみに対して発生する応力について弾性緩和を考慮した材料非線形構造解析のことをいう。 In the present invention, “viscoelastic structure analysis” is a non-stationary structural analysis in the time domain, and uses viscoelastic physical properties to elastically relax the stress generated for a strain generated at an arbitrary time. This refers to the material nonlinear structural analysis considered.
本発明において、「粘弾性物性」とは、弾性と粘性を組み合わせた物性であり、その物性を取得できる手段であれば手段は問わないが、例えばＪＩＳ Ｋ７２４４に準拠する動的粘弾性試験（ＤＭＡ）、またはＪＩＳ Ｋ７１１５に準拠するクリープ試験により取得し、その取得データを基に、一般化マクスウェルモデルまたはフォークトモデルでモデル化された物性データのことをいう。また、温度の影響についても考慮できれば手段は問わないが、例えばＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠するＷｉｌｌｉａｍｓ−Ｌａｎｄｅｌ−Ｆｅｒｒｙ式（ＷＬＦ式）やアレニウスの時間−温度換算則によりシフトファクターを定義することで、温度の影響も考慮された物性のことである。 In the present invention, “viscoelastic properties” are physical properties combining elasticity and viscosity, and any means can be used as long as the physical properties can be obtained. For example, a dynamic viscoelasticity test (DMA) based on JIS K7244 ) Or a physical property data modeled by a generalized Maxwell model or Voigt model based on the obtained data obtained by a creep test according to JIS K7115. Any means can be used as long as the influence of temperature can be taken into consideration. For example, the shift factor is defined by the Williams-Landel-Ferry equation (WLF equation) conforming to JIS K6394 or the Arrhenius time-temperature conversion rule. It is a property that takes into account the effects.
本発明において、「全ひずみ」とは、変形後の寸法と元の寸法の差を基の寸法で割ることで得られる物理量である。 In the present invention, “total strain” is a physical quantity obtained by dividing a difference between a dimension after deformation and an original dimension by a base dimension.
本発明において、「弾性ひずみ」とは、ある瞬間の応力をある瞬間の弾性率で割ることで得られる物理量のことである。 In the present invention, “elastic strain” is a physical quantity obtained by dividing a momentary stress by a momentary elastic modulus.
なお、弾性の物性であった場合、外力や、温度の時間変化がない場合は、「全ひずみ」、「弾性ひずみ」は時間経過しても変化しない。しかし、粘弾性物性の場合は、時間の経過とともに「クリープひずみ」、すなわち応力緩和により発生するひずみが発生するため、外力や、温度の時間変化がない場合でも、「全ひずみ」、「弾性ひずみ」は時間経過とともに変化する。 In addition, when there is no change in the external force or the temperature with time when the physical properties are elastic, the “total strain” and the “elastic strain” do not change even after the elapse of time. However, in the case of viscoelastic physical properties, "creep strain", that is, strain generated by stress relaxation occurs with the passage of time. Changes over time.
本発明において、「射出成形」とは、シリンダー内で加熱溶融させた材料を金型内に注入し、金型空洞部の形状に賦形固化させることにより、所望の形状の成形品を得る成形のことをいう。また、事前に別部品（インサート品）を金型空洞部に挿入し、その周りに成形品材料を注入して一体成形品を作成するインサート成形であっても構わない。 In the present invention, "injection molding" refers to molding in which a material heated and melted in a cylinder is injected into a mold and shaped and solidified into the shape of a mold cavity, thereby obtaining a molded product having a desired shape. Means Alternatively, insert molding may be used in which another component (insert product) is inserted into the mold cavity in advance, and a molding material is injected around the cavity to create an integrally molded product.
本発明において、「射出圧縮成形」とは、前記射出成形において、金型を完全に閉じて成形するのではなく、予め少し開いた状態から金型を閉じながら、加熱溶融させた材料を金型内に注入する成形のことをいう。 In the present invention, the term “injection compression molding” refers to a process in which, in the above-mentioned injection molding, a material that has been heated and melted while closing the mold from a slightly opened state is not used to mold the mold completely. Refers to molding that is injected into the interior.
本発明において、「トランスファー成形」とは、前記射出成形において、シリンダーではなくポットで材料を加熱溶融させる成形のことをいう。 In the present invention, "transfer molding" refers to molding in which the material is heated and melted in a pot instead of a cylinder in the injection molding.
本発明において、「圧縮成形」とは、金型の空洞部に成形材料を入れ、圧縮成形機の定盤間で加圧して賦形する成形方法のことをいう。 In the present invention, the term "compression molding" refers to a molding method in which a molding material is put into a cavity of a die and pressed between platens of a compression molding machine to shape the molding.
本発明において、「押出成形」とは、棒、シート、ウェブ、板、パイプなどのようなエンドレス長尺物を連続成形する成形方法のことをいう。 In the present invention, “extrusion molding” refers to a molding method for continuously molding an endless long object such as a rod, a sheet, a web, a plate, and a pipe.
本発明において、「鋳造」とは、材料を鋳型に流し込み鋳型空洞部の形状に賦形固化させることにより、所望の形状の成形品を得る成形のことをいう。材料は、例えば、金属、ガラス、セラミックなどを挙げることができる。 In the present invention, "casting" refers to molding in which a material having a desired shape is obtained by pouring a material into a mold and shaping the material into a shape of a mold cavity. Examples of the material include metal, glass, and ceramic.
本発明において、「樹脂」とは、高分子化合物からなる物質のことをいい、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリルニトリルスチレン（ＡＳ）などを挙げることができる。 In the present invention, the “resin” refers to a substance composed of a high molecular compound, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), vinyl chloride (PVC), polyamide (PA), polyacetal (POM), polyacetal. Butylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), liquid crystal polymer (LCP), polyethernitrile (PEN), polycarbonate ( PC), modified polyphenylene ether (m-PPE), polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), thermoplastic polymer De (PI), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and the like acrylonitrile styrene (AS).
本発明において、「配向」とは、成形品材料を流動させることで流動方向に材料が揃うことをいう。 In the present invention, “orientation” means that the materials are aligned in the flowing direction by flowing the molding material.
本発明において、「異方性」とは、向きによって機械的特性が異なることをいう。例えば、直方体の成形品をｘ−ｙ平面上に置いたとき、ｘ方向への引張弾性率とｙ方向への引張弾性率が異なる場合などをいう。 In the present invention, “anisotropic” means that mechanical properties are different depending on the direction. For example, when a rectangular parallelepiped molded article is placed on an xy plane, the tensile elastic modulus in the x direction is different from the tensile elastic modulus in the y direction.
図１は本発明の実施形態に係る成形品の解析装置の一実施例を示す模式図である。本実施形態例において、粘弾性構造解析装置はパソコンやワークステーションなどのコンピュータ（計算機）１、キーボード２、マウス３などのデータ入力手段、ディスプレイ４などのデータ表示装置で構成される。コンピュータ（計算機）１は、ＣＰＵ５、主記憶装置（メモリー）６、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）メモリー、メモリーカード、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）、ブルーレイディスクなどの補助記憶装置７などにより構成され、それらの構成により、成形品をメッシュ分割する計算モデル作成手段、成形品の粘弾性物性を定義する物性定義手段、メッシュを構成する複数の節点に対してそれぞれ個別に、ひずみの経時変化を解析する粘弾性解析手段、粘弾性解析手段により得られたひずみを境界条件として該メッシュの全体マトリクスを解くことで、該成形品の構造解析を行う構造解析手段を備える。そして本装置は、これらの手段を用いて、得られた構造解析の結果より成形品の変位または応力またはひずみを解析することが可能である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one example of a molded product analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the viscoelastic structure analyzer is composed of a computer (computer) 1 such as a personal computer or a workstation, data input means such as a
なお、成形品をメッシュ分割する計算モデル作成手段は、成形品をメッシュ分割したデータを読み込む計算モデル読み込み手段でも問題なく、作成手段、読み込み手段の両方を備えても問題ない。 It should be noted that the calculation model creating means for mesh-dividing the molded article does not have any problem with the calculation model reading means for reading data obtained by mesh-dividing the molded article, and there is no problem if both the creating means and the reading means are provided.
また、成形品の粘弾性物性を定義する物性定義手段は、成形品の成形品の粘弾性物性を読み込む物性読み込み手段でも問題なく、物性定義手段、物性読み込み手段の両方を備えても問題ない。 Further, the physical property defining means for defining the viscoelastic physical properties of the molded article does not have any problem even if it is a physical property reading means for reading the viscoelastic physical properties of the molded article of the molded article, and there is no problem if both the physical property defining means and the physical property reading means are provided.
また、メッシュを構成する複数の節点に対してそれぞれ個別に、ひずみの経時変化を解析する粘弾性解析手段は、複数の節点の代わりに複数の要素、もしくは複数の節点および複数の要素の両方を用いても問題なく、ひずみの経時変化の代わりに応力の経時変化、もしくはひずみおよび応力両方の経時変化を解析する手段でも問題ない。 In addition, the viscoelasticity analysis means for analyzing the time-dependent change in strain for each of a plurality of nodes constituting the mesh individually includes a plurality of elements instead of the plurality of nodes, or both the plurality of nodes and the plurality of elements. There is no problem even if it is used, and there is no problem in the means for analyzing the time-dependent change of stress instead of the time-dependent change of strain, or the time-dependent change of both strain and stress.
また、粘弾性解析手段により得られたひずみを境界条件として該メッシュの全体マトリクスを解くことで、該成形品の構造解析を行う構造解析手段は、応力、もしくはひずみおよび応力の両方境界条件に用いる構造解析手段でも構わない。 In addition, the structural analysis means for performing structural analysis of the molded product by solving the entire matrix of the mesh using the strain obtained by the viscoelasticity analysis means as a boundary condition is used for stress, or for both boundary conditions of strain and stress. Structural analysis means may be used.
図２は本発明の実施形態の補助記憶装置７の格納データの一例を示したものである。補助記憶装置７には、成形品をメッシュ分割するメッシュ分割プログラム１１、粘弾性物性を定義する物性定義プログラム１２、メッシュを構成する複数の節点に対してそれぞれ個別に、ひずみの経時変化を解析する粘弾性解析プログラム１３、粘弾性解析手段により得られたひずみを境界条件として該メッシュの全体マトリクスを解くことで、該成形品の構造解析を行う構造解析プログラム１４が格納されている。そして、構造解析の結果より該成形品の変位、応力、ひずみを解析する構造解析することができる。
FIG. 2 shows an example of data stored in the
なお、メッシュ分割プログラム１１は、成形品のメッシュ分割データ、もしくはメッシュ分割プログラムおよびメッシュ分割データの両方でも構わない。
Note that the
また、物性定義プログラム１２は、成形品の粘弾性物性データ、もしくは物性定義プログラムおよび粘弾性物性データの両方でも構わない。
Further, the physical
また、粘弾性解析プログラム１３について、複数の節点の代わりに複数の要素、もしくは複数の節点および複数の要素の両方を用いても問題なく、ひずみの経時変化の代わりに応力の経時変化、もしくはひずみおよび応力両方の経時変化を解析しても問題ない。
Also, regarding the
また、構造解析プログラム１４は、ひずみの代わりに応力、もしくはひずみおよび応力の両方を境界条件に用いても問題ない。
Also, there is no problem if the
図３は本発明の実施形態の一例を示すフロー図である。パソコンやワークステーションなどのコンピュータ１は、キーボード２、マウス３などのデータ入力手段からの情報を基に、補助記憶装置７からメモリー６にプログラムやデータを読み込む。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the embodiment of the present invention. The computer 1 such as a personal computer or a workstation reads programs and data from the
読み込まれたデータにより、成形品をメッシュ分割するかメッシュ分割された成形品の計算モデルの読み込みを行う（ステップ２１）。 Based on the read data, the molded product is divided into meshes, or a calculation model of the mesh-divided molded product is read (step 21).
さらに、粘弾性解析を実行するため成形品の粘弾性物性を定義するか粘弾性物性の読み込みを行う（ステップ２２）。 Further, to execute the viscoelasticity analysis, the viscoelasticity of the molded article is defined or the viscoelasticity is read (step 22).
なお、ステップ２１、ステップ２２はどちらを先に実施しても、両者を並行して実施しても問題ない。
It should be noted that there is no problem if either
ステップ２２の粘弾性構造解析用の粘弾性物性は、物性を取得、定義できれば手段は問わないが、以下に取得する方法、定義する方法の一例を示す。取得方法については、例えば、成形品材料を用いたＤＭＡ（動的粘弾性試験）で、温度、周波数依存の複素弾性率を取得する方法が簡便であるため、最も都合がよい。定義方法については、Ｗｉｌｌｉａｍｓ−Ｌａｎｄｅｌ−Ｆｅｒｒｙ式（ＷＬＦ式）やアレニウス式の時間−温度換算則によって、温度、周波数の両者に依存する複素弾性率データを周波数のみに依存する形式に変換後、ラプラス変換やフーリエ変換により、一般化マクスウェルモデルのプロニー級数で定義することが最も一般的である。また、異方性を考慮する場合は、例えば成形品が射出成形で使用する樹脂である場合、ＪＩＳ Ｋ７２５２−５に準拠する方法で試験片を取得し、異方性を考慮した物性を取得するようにする。
The viscoelastic physical properties for the viscoelastic structure analysis in
次に、コンピュータやワークステーションなどの計算機１は、ステップ２１、ステップ２２のデータを基に、ステップ２３から２５でメッシュを構成する複数の節点に対してそれぞれ個別に、ひずみの経時変化を解析する粘弾性解析を実施する。なお、これらのステップはメッシュを構成する複数の節点に対して、相互作用を考慮せずそれぞれ個別に行うため、効率的な並列化計算を行うことが可能である。
Next, the computer 1 such as a computer or a workstation analyzes the time-dependent change in strain for each of the plurality of nodes constituting the mesh in
まず、初期状態として、時間を０、ステップ＝０とする（ステップ２３）。ステップをステップ＝（Ｎ−１）からステップ＝Ｎに進める間で、メッシュを構成する複数の節点に対してそれぞれ個別に、ひずみの経時変化を解析する粘弾性解析を実施する（ステップ２４）。ステップ＝（Ｎ−１）からステップ＝Ｎに進むと、経過時間δｔＮが経過し、時間ｔＮとなる（ステップ２５）。 First, as an initial state, time is set to 0 and step is set to 0 (step 23). While the step proceeds from step = (N−1) to step = N, a viscoelastic analysis for analyzing a temporal change in strain is individually performed on each of a plurality of nodes constituting the mesh (step 24). Proceeding from step = (N-1) to step = N, the elapsed time .DELTA.t N has passed, a time t N (step 25).
ステップ２６は経時変化を解析する粘弾性解析の終了を判定するステップである。時間ｔＮが、時間領域について非定常な粘弾性構造解析終了時間ｔend以上になったとき、粘弾性解析を終了する。粘弾性解析終了時間については、時間ｔＮとｔendが一致するように、最終ステップ経過時間δｔＮを調整することが好ましい。
ここで、粘弾性物性の定式化の一例を式（１）に示す。弾性率Ｅは初期値（瞬間弾性率）をＥ０とし、プロニー級数と呼ばれる弾性率の級数Ｅｉ、緩和時間の級数τｉと経過時間ｔに応じて緩和する。また、温度の効果はシフトファクターａｔにより反映され、温度が高いほど、緩和時間が短いものとして扱われる。
式（２）は、時刻ｔにおける応力σ（ｔ）の算出式である。式（１）に示される緩和を考慮した弾性率Ｅと任意の時間ｓで発生したひずみεの積を畳み込み積分し、時刻ｔにおける応力σ（ｔ）を算出する。時間ｓは時刻０から時刻ｔまでの任意の時間で、積分計算を行う場合は、時刻０から時刻ｔまでの連続的な時間、ステップ計算を行う場合は、時刻０から時刻ｔの間の各ステップの時間である。
式（１）、式（２）は、縦弾性率Ｅについて示しているが、せん断弾性率Ｇ、体積弾性率Ｋについても同様の扱いをする。 Equations (1) and (2) show the longitudinal modulus E, but the shear modulus G and the bulk modulus K are treated similarly.
なお、粘弾性解析を行う上で、成形品の温度や圧力も重要なパラメータの一つであるため、伝熱計算手段および圧力計算手段、または伝熱計算結果読み込み手段および圧力計算結果読み込み手段も含むことが好ましい。 In performing the viscoelastic analysis, the temperature and pressure of the molded product are also important parameters, so the heat transfer calculation means and pressure calculation means, or the heat transfer calculation result reading means and pressure calculation result reading means are also included. It is preferred to include.
伝熱解析では、成形品または成形品の周囲（型や空気など）の熱物性（例えば、比熱、比重、熱伝導率）または成形品と成形品の周囲との熱伝達率のいずれかを用いて、時間領域に対して非線形な成形品温度を解析する。各熱物性について、時間、場所、温度に依存するデータを用いても、もちろん構わない。また、流動した場合、熱も流動とともに移動することを考慮しても構わない。なお、伝熱計算を行わず、別に実施された伝熱計算結果を読み込んでも問題ない。 The heat transfer analysis uses either the thermophysical properties (eg, specific heat, specific gravity, thermal conductivity) of the article or its surroundings (such as mold and air) or the heat transfer coefficient between the article and its surroundings. Then, the temperature of the molded article which is nonlinear with respect to the time domain is analyzed. For each thermophysical property, data depending on time, place, and temperature may be used. In addition, when flowing, heat may move with the flow. It is to be noted that there is no problem even if the heat transfer calculation result separately performed is read without performing the heat transfer calculation.
温度の経時変化データは、時間−温度換算則によって、時間に換算するとよい。 The time-dependent change data of the temperature may be converted into time according to a time-temperature conversion rule.
時間−温度換算則について、Ｗｉｌｌｉａｍｓ−Ｌａｎｄｅｌ−Ｆｅｒｒｙ式（ＷＬＦ式）で定義した場合、換算式は式（３）で示される。
ａｔはシフトファクター（換算係数）で、Ｃ１、Ｃ２は定数で、Ｔは温度、Ｔ０は基準温度でガラス転移温度もしくガラス転移温度＋５０℃を用いることが一般的であるが、これらに限定されるものではない。 a t the shift factor (scaling factor), with C 1, C 2 is a constant, T is the temperature, T 0, it is general to use a glass transition temperature of + 50 ℃ lay also a glass transition temperature at a reference temperature, It is not limited to these.
そして、シフトファクター（換算係数）ａｔにより、緩和時間の級数τｉは式（４）により変換する。
式（３）、式（４）により、基準温度Ｔ０よりも高温の場合は、緩和時間が短い、すなわち実際の経過時間よりも長時間経過したとみなし、低温の場合は、緩和時間が長い、すなわち、実際の経過時間よりも短時間しか経過していないとみなす換算が行われる。これは、高温下でクリープ試験を行うことにより時間経過を加速させる手法を解析の上で再現させているとみなすこともできる。 According to the equations (3) and (4), when the temperature is higher than the reference temperature T 0 , it is considered that the relaxation time is short, that is, longer than the actual elapsed time, and when the temperature is low, the relaxation time is long. That is, a conversion is performed that assumes that only a shorter time has elapsed than the actual elapsed time. This can be considered as reproducing the method of accelerating the passage of time by performing a creep test at a high temperature on an analysis.
圧力は、粘性流体解析で得られたものが好ましく、粘弾性解析の初期応力として利用することが好適である。 The pressure is preferably obtained by viscous fluid analysis, and is preferably used as the initial stress in viscoelastic analysis.
なお、メッシュを構成する複数の節点に対してそれぞれ個別に、ひずみの経時変化を解析するためには、その時々の成形品のひずみもしくは応力状態が境界条件として必要になる。例えば、ある瞬間、ある外力を受けていると仮定した場合、外力と成形品の釣り合いを解くことで、ひずみもしくは応力分布を算出することができる。また、ある瞬間、ある寸法で固定されていると仮定した場合においても、その応力外力と成形品の釣り合いを解くことで、ひずみもしくは応力分布を算出することができる。そのようにして得られた、経時変化する応力の値を、メッシュを構成する複数の節点に割り当て、そこで粘弾性物性を考慮して粘弾性解析することで、応力緩和の影響を加味した複数の節点または複数の要素のひずみまたは応力の経時変化を解析することができる。 In order to individually analyze the temporal change in strain for each of the plurality of nodes constituting the mesh, the strain or stress state of the molded product at each time is required as a boundary condition. For example, if it is assumed that a certain external force is received at a certain moment, the strain or the stress distribution can be calculated by unbalancing the external force and the molded product. Further, even if it is assumed at a certain moment that it is fixed at a certain dimension, the strain or stress distribution can be calculated by unbalancing the stress external force and the molded product. The obtained stress values that change over time are assigned to a plurality of nodes constituting the mesh, and viscoelastic analysis is performed in consideration of the viscoelastic properties. The change in strain or stress over time of a node or a plurality of elements can be analyzed.
さらに典型的な例として、成形品が型により賦形して成形するものである場合は、前記粘弾性解析手段は、前記成形品が型の中で賦形している時は全ひずみを、該型から取り出した後は弾性ひずみを時間ｔの関数値として、緩和を考慮した応力およびひずみを解くことが好ましい。これは、成形品が型の中に存在するとき、成形品寸法は型寸法で規定されるため、全ひずみが型寸法の時間変化で規定することが可能であるからである。一方、成形品が型から取り出された後は、型の拘束が外れ変形が生じるため、全ひずみで規定するよりも弾性ひずみで規定することが好ましい。この時、弾性ひずみの値を０と規定して解析することが最も簡便であるが、弾性ひずみ分布を計算して境界条件として与えることが好ましい。 As a more typical example, when the molded article is shaped by a mold and molded, the viscoelasticity analysis means, when the molded article is molded in the mold, the total strain, After taking out from the mold, it is preferable to solve stress and strain in consideration of relaxation by using elastic strain as a function value of time t. This is because when the molded article is present in the mold, the dimension of the molded article is defined by the mold dimension, so that the total strain can be defined by the time change of the mold dimension. On the other hand, after the molded article is taken out of the mold, the constraint of the mold is released and deformation occurs. Therefore, it is preferable to specify the elastic strain rather than the total strain. At this time, it is easiest to perform the analysis by defining the value of the elastic strain as 0, but it is preferable to calculate the elastic strain distribution and give it as the boundary condition.
最後に、ステップ２１からステップ２６の粘弾性解析ステップにより得られたひずみを境界条件として該メッシュの全体マトリクスを解くことで、該成形品の構造解析を行う構造解析を実施する（ステップ２７）。そして、その結果、該成形品の変位または応力またはひずみを解析する。
Finally, a structural analysis for performing a structural analysis of the molded article is performed by solving the entire matrix of the mesh using the strain obtained in the viscoelasticity analysis step from
図３に示すフロー図に従って得られた結果を用いて、応力、ひずみ、変位が小さくなる成形条件、熱処理条件、型形状の探索を実施することができる。また、本発明の内容に対して、最適化プログラムを適用して、応力、ひずみ、変位が小さくなる成形条件、熱処理条件、型形状を自動探索することも可能である。 Using the results obtained in accordance with the flowchart shown in FIG. 3, it is possible to search for molding conditions, heat treatment conditions, and mold shapes that reduce stress, strain, and displacement. Further, it is also possible to apply an optimization program to the contents of the present invention to automatically search for molding conditions, heat treatment conditions, and mold shapes that reduce stress, strain, and displacement.
また、例えば成形品がレンズであった場合、応力解析結果から複屈折やリタデーションを評価することも可能である。 Further, for example, when the molded product is a lens, it is also possible to evaluate birefringence and retardation from the result of stress analysis.
なお、粘弾性挙動は、特にガラス状態下で発生する特徴があるため、本発明を適用する成形品の材料は樹脂またはガラスまたはゴムであることが最も好適であるが、その他ガラス状態になる材料、例えば食品、薬品、建築資材などにも適用することも可能である。また、金属であってもアモルファス金属などにも適用することは可能である。 In addition, since the viscoelastic behavior has a characteristic that occurs particularly in a glassy state, the material of the molded article to which the present invention is applied is most preferably a resin or glass or rubber, but other materials which are in a glassy state For example, the present invention can be applied to foods, medicines, building materials, and the like. In addition, even if it is a metal, it can be applied to an amorphous metal or the like.
なお、本発明において、成形品は、射出成形、射出圧縮成形、トランスファー成形、圧縮成形、押出成形、または鋳造により成形されるものに適用することが好ましい。本発明は、成形法に依存しないが、これらの成形方法の場合、該メッシュを構成する複数の節点または複数の要素の少なくともいずれか一方に対してそれぞれ個別に、ひずみまたは応力状態の境界条件を設定しやすいため、これらの成形方法に適用することが特に好ましい。 In the present invention, the molded product is preferably applied to a product molded by injection molding, injection compression molding, transfer molding, compression molding, extrusion molding, or casting. Although the present invention does not depend on the forming method, in the case of these forming methods, at least one of a plurality of nodes and a plurality of elements constituting the mesh, individually, the boundary conditions of the strain or stress state. It is particularly preferable to apply to these molding methods because it is easy to set.
なお、本発明において、成形品は配向異方性を有することが好ましい。配向異方性を有する場合、成形後の変位または応力またはひずみなどの機械的特性が特に顕著になるため、実際の成形前に解析による評価を行うことが、配向異方性を有さない材料の場合と比較して特に重要となる。 In the present invention, the molded article preferably has orientation anisotropy. In the case of having orientation anisotropy, mechanical properties such as displacement or stress or strain after molding become particularly remarkable. This is particularly important compared to the case of
〔実施例１〕
図４は、射出成形による成形を想定した硯形状の成形品である。本形状に対して本発明を適用し、成形後の変形、ひずみ、応力を評価する。
[Example 1]
FIG. 4 shows an inkstone-shaped molded product assuming molding by injection molding. The present invention is applied to this shape, and the deformation, strain, and stress after molding are evaluated.
成形品は、製品部４１と成形機と製品部をつなぐスプルーランナー４２で構成される。通常、製品部４１のみを製品として利用し、スプルーランナー４２は、通常、廃棄もしくはリサイクルされる。
The molded product is composed of a
本形状に対して本発明を実施するため、要素数１５８１２、節点数２１５３７でメッシュ分割した。想定使用樹脂はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂（東レ株式会社製、グレード名：５１０１−Ｈ０１）で、汎用射出成形解析ソフトで必要な物性（粘度、Ｐ−Ｖ−Ｔ物性など）に加え、粘弾性物性をセイコーインスツル株式会社製動的粘弾性試験装置（ＤＭＳ６１００）で測定した。粘弾性物性測定では、加振周波数を０．１Ｈｚ、１Ｈｚ、１０Ｈｚの３水準設定し、温度を室温から２００℃まで２℃／ｍｉｎの昇温速度で測定した。図５は測定結果をグラフ化したもので、横軸が温度、縦軸が貯蔵弾性率、損失弾性率である。時間−温度の依存性があるため、周波数によって、異なる弾性率になっている。これを、式（３）に示すＷＬＦ則に従い、Ｃ１＝３０、Ｃ２＝１８０、Ｔ０＝１００として、時間−温度換算則により換算した。 In order to implement the present invention on this shape, mesh division was performed with 15812 elements and 21537 nodes. The assumed resin used is polybutylene terephthalate (PBT) resin (manufactured by Toray Industries, Inc., grade name: 5101-H01). Elastic properties were measured with a dynamic viscoelasticity tester (DMS6100) manufactured by Seiko Instruments Inc. In the measurement of viscoelastic properties, the excitation frequency was set at three levels of 0.1 Hz, 1 Hz, and 10 Hz, and the temperature was measured from room temperature to 200 ° C. at a rate of 2 ° C./min. FIG. 5 is a graph of the measurement results. The horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents storage modulus and loss modulus. Due to the time-temperature dependency, different frequencies have different elastic moduli. This was converted according to the time-temperature conversion rule according to the WLF rule shown in equation (3), with C 1 = 30, C 2 = 180, and T 0 = 100.
図６に換算結果を示す。グラフの横軸が周波数、縦軸が貯蔵弾性率、損失弾性率である。このグラフにフィッティングさせる形で、プロニー級数を決定する。表１は用いた級数、図７は表１の級数に対応する貯蔵弾性率、損失弾性率を図６のグラフ上に記載したものである。級数フィッティングした貯蔵弾性率、損失弾性率は、図６の貯蔵弾性率、損失弾性率とほぼ一致していることが分かる。 FIG. 6 shows the conversion results. The horizontal axis of the graph is frequency, and the vertical axis is storage elastic modulus and loss elastic modulus. The Prony series is determined by fitting the graph. Table 1 shows the series used, and FIG. 7 shows the storage modulus and the loss modulus corresponding to the series shown in Table 1 on the graph of FIG. It can be seen that the storage modulus and the loss modulus subjected to the series fitting are almost the same as the storage modulus and the loss modulus in FIG.
図８は表１の級数について、式（１）に代入することで得られる弾性率の時間緩和を示すグラフである。横軸がシフトファクター×時間、縦軸が縦弾性率を示している。 FIG. 8 is a graph showing the time relaxation of the elastic modulus obtained by substituting the series of Table 1 into equation (1). The horizontal axis indicates the shift factor × time, and the vertical axis indicates the longitudinal elastic modulus.
想定成形条件は、金型温度８０℃、充填時間０．５秒、保圧時間５秒、保持圧力５０ＭＰａ、保圧後の冷却時間を２０秒とした。 The assumed molding conditions were a mold temperature of 80 ° C., a filling time of 0.5 seconds, a dwell time of 5 seconds, a dwell pressure of 50 MPa, and a cooling time after dwell of 20 seconds.
流動解析は東レエンジニアリング株式会社製汎用射出成形解析ソフト“３Ｄ ＴＩＭＯＮ（登録商標）”により実施した。粘弾性構造解析は、東レエンジニアリング株式会社製 “３Ｄ ＴＩＭＯＮ（登録商標）”の構造解析アルゴリズムに本発明の粘弾性構造解析を組み込んだものを用いて実施した。 The flow analysis was performed by using general-purpose injection molding analysis software “3D TIMON (registered trademark)” manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. The viscoelastic structure analysis was carried out using a structure analysis algorithm of “3D TIMON (registered trademark)” manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. incorporating the viscoelastic structure analysis of the present invention.
メッシュを構成する複数の節点または複数の要素のいずれか一方に対してそれぞれ個別に、少なくともひずみまたは応力のいずれか一方の経時変化を計算する粘弾性解析ステップについて、本実施例では、メッシュを構成する複数の節点それぞれ個別にひずみの経時変化を計算した。 For the viscoelasticity analysis step of calculating at least one of the temporal changes of at least one of the strain and the stress for each of the plurality of nodes or the plurality of elements constituting the mesh, the present embodiment configures the mesh The time-dependent change in strain was calculated individually for each of the plurality of nodes.
また、計算を簡便にするため、成形品が型内にあるときは、全ひずみの値を０、型から取り出した後は弾性ひずみを０と規定した。 To simplify the calculation, the value of the total strain was defined as 0 when the molded article was in the mold, and the elastic strain was defined as 0 after the molded article was taken out of the mold.
図９、図１０、図１１、図１２はひずみ評価位置４４における型内、型から取り出した後の全ひずみ、弾性ひずみ、クリープひずみ、熱ひずみの時間変化を示したものである。
9, 10, 11, and 12 show temporal changes in total strain, elastic strain, creep strain, and thermal strain in and after the mold at the
図９に示すように型内では全ひずみの値が０になっている。また、図１０に示すように型から取り出した後は、弾性ひずみが０になっている。 As shown in FIG. 9, the value of the total strain is 0 in the mold. Further, as shown in FIG. 10, the elastic strain is 0 after being removed from the mold.
図１３はそれぞれの節点計算したひずみを境界条件として全体マトリクスを解くことで得られた成形品の変形解析結果である。コンター（等高線）は長手方向の変位量を示している。 FIG. 13 shows a deformation analysis result of a molded product obtained by solving the entire matrix using the strain calculated at each node as a boundary condition. The contours (contour lines) indicate the amount of displacement in the longitudinal direction.
式（５）は収縮率の算出式である。式（５）に基づいて、図４に示す長手方向４３の寸法について、成形収縮率を評価した。
変形解析の結果、長手方向成形収縮率は１．９０％と、成形収縮率のカタログ値（１．８％）の１．０５倍（誤差５％）となった。 As a result of the deformation analysis, the molding shrinkage in the longitudinal direction was 1.90%, which was 1.05 times (5% error) the catalog value (1.8%) of the molding shrinkage.
また、計算に要した時間は２４秒、並列化効率は９２％と、高い並列化効率の下で、短時間に計算結果を得ることが可能であった。 In addition, the time required for the calculation was 24 seconds, and the parallelization efficiency was 92%, and the calculation result could be obtained in a short time under high parallelization efficiency.
〔比較例１〕
実施例１と同一のメッシュ、同一の物性データ、成形条件、熱処理条件の下、東レエンジニアリング株式会社製汎用射出成形解析ソフト“３Ｄ ＴＩＭＯＮ（登録商標）”の粘弾性オプションモジュール“ＳｔｒｕｃｔＶＥ（登録商標）”を用いて、解析を実施した。
[Comparative Example 1]
The viscoelastic option module “StructVE (registered trademark)” of the general-purpose injection molding analysis software “3D TIMON (registered trademark)” manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. under the same mesh, the same physical property data, molding conditions, and heat treatment conditions as in Example 1 The analysis was performed using "".
粘弾性オプションモジュール“ＳｔｒｕｃｔＶＥ（登録商標）”では、型内、型から取り出した後の全ステップについて、その時々の境界条件に応じて、粘弾性を考慮しながら、全体マトリクスを用いて構造解析を実施し、成形品の変形を解析している。 The viscoelastic option module “StructVE (registered trademark)” performs structural analysis using the entire matrix for all steps in the mold and after removal from the mold, taking into account viscoelasticity according to the boundary conditions at each time. We have implemented and analyzed the deformation of molded products.
図１４は解析で得られた成形品の変形解析結果である。コンター（等高線）は長手方向の変位量を示している。得られた変形結果は実施例の変形解析結果（図１３）とほぼ同一であった。また、長手方向成形収縮率も１．９２％で、実施例の結果ほぼ同一になった。なお、計算に要した時間は４９２秒、並列化効率１２％と、実施例よりも約２０倍多くかかり、並列化効率も低かった。 FIG. 14 shows a deformation analysis result of the molded product obtained by the analysis. The contours (contour lines) indicate the amount of displacement in the longitudinal direction. The obtained deformation result was almost the same as the deformation analysis result of the example (FIG. 13). The longitudinal shrinkage was 1.92%, which was almost the same as the result of the example. The time required for the calculation was 492 seconds, the parallelization efficiency was 12%, which was about 20 times larger than that of the example, and the parallelization efficiency was low.
〔まとめ〕
本発明を用いると、比較例１と同等の解析結果を短時間で得ることができる。実施例１、比較例１はいずれも５００秒以下で計算ができるため、両者とも計算時間として大きな問題にはならない。しかし、実施例１、比較例１で用いたメッシュよりもメッシュ数の大きな解析モデル（例えば節点数が２００万）では、従来の方法では、１日以上計算時間がかかる場合もあり、従来発明の方法よりも１／２０の時間で計算ができる本発明は非常に有効となる。
[Summary]
According to the present invention, an analysis result equivalent to that of Comparative Example 1 can be obtained in a short time. Since both Example 1 and Comparative Example 1 can be calculated in 500 seconds or less, they do not cause a significant problem in calculation time. However, with an analysis model having a larger number of meshes than the meshes used in Example 1 and Comparative Example 1 (for example, the number of nodes is 2,000,000), the conventional method may require more than one day of calculation time. The present invention, which can calculate in 1/20 time than the method, is very effective.
１ コンピュータ（計算機）
２ キーボード
３ マウス
４ ディスプレイ
５ ＣＰＵ
６ 主記憶装置（メモリー）
７ 補助記憶装置
１１ メッシュ分割プログラム
１２ 粘弾性物性定義プログラム
１３ 粘弾性解析プログラム
１４ 構造解析プログラム
４１ 製品部
４２ スプルーランナー
４３ 長手方向
４４ ひずみ評価位置
1 computer (calculator)
2
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