JP6684166B2 - 樹脂流動解析方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
図1〜図7を参照して、第1実施形態による樹脂流動解析方法について説明する。
第1実施形態による樹脂流動解析方法は、コンピュータ1にプログラム3aを実行させることにより実施することができる。樹脂流動解析方法は、たとえば、図1に示すような装置構成によって実施可能である。コンピュータ1は、プログラム3aを実行可能に構成されている。コンピュータ1にプログラム3aを実行させることにより、樹脂流動解析装置100が構成されている。コンピュータ1にプログラム3aを実行させることにより行われる処理の一部または全部が、専用の演算回路等のハードウェアによって行われてもよい。
次に、樹脂の流動解析について説明する。第1実施形態では、図2に示すように、シート状に配置された連続繊維もしくは多孔質体から形成される基材部分11と、基材部分11が配置されない空間部分12とを含んだ金型空間モデル10を用いて、金型13内に注入される樹脂の流動解析を行う。図2は、金型空間モデル10の一例を示す断面図であり、金型13内の厚み方向(Z軸方向)に沿った断面を模式的に示している。説明の便宜のため、金型空間モデル10として単純な断面形状の構成例を示すが、実際には、金型空間モデル10は所望の成形品の形状を反映した空間形状を有する。
RTM成形において基材部分11に樹脂が浸透する挙動の解析について説明する。基材部分11の樹脂浸透速度は、多孔質体への流体の浸透に関するダルシー則に基づき、浸透係数を用いて圧力勾配に比例すると表現することができる。
次に、RTM成形において空間部分12を樹脂が流動する挙動の解析について説明する。上記基材部分11の樹脂浸透速度はダルシー則に基づき定式化されるが、空間部分12の樹脂流速も、空間部分12の流動コンダクタンスを導入し、圧力勾配に比例すると仮定して十分な近似を得ることが可能である。なお、空間部分12を樹脂が流動する挙動の解析方法は、特開平8−99341号公報(特許第2998596号公報)に詳細に開示された内容を採用するものであり、この特開平8−99341号公報の記載を参照により引用する。
第1実施形態では、基材部分11と空間部分12とを含んだRTM成形の金型空間モデル10において、第1関係式(1)と、第2関係式(2)とに基づいて、金型空間モデル10内の各微小要素20(図5参照)における樹脂の流動解析を行う。すなわち、第1実施形態による樹脂流動解析方法は、第1関係式(1)と第2関係式(2)とを一括して解くことにより、空間部分12と基材部分11を同時に解析する方法を提供するものである。
図7を参照して、RTM成形における樹脂流動解析処理について説明する。なお、樹脂流動解析処理は、コンピュータ1(プロセッサ2)により実行される。
次に、第1実施形態の効果について説明する。
次に、図8〜図12を参照して、第2実施形態による樹脂流動解析方法について説明する。第2実施形態では、空間部分12について単一の流動コンダクタンスcを設定した上記第1実施形態とは異なり、空間部分12の境界14近傍において樹脂の流動方向によって異なる流動コンダクタンス(第1コンダクタンス、第2コンダクタンス)を設定する例について説明する。
次に、第2実施形態の効果について説明する。
ここで、図5に示した金型空間モデル10の構成例について、所定の条件設定で流動コンダクタンスを算出した場合の、第2実施形態による解析結果と理論解との比較について説明する。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
7 記録媒体
10 金型空間モデル
11 基材部分
12 空間部分
20 微小要素
c 流動コンダクタンス
c1 第1コンダクタンス
c2 第2コンダクタンス
K 浸透係数
P 圧力
U、V、W 速度
Claims (7)
- シート状に配置された連続繊維もしくは多孔質体から形成される基材部分と、前記基材部分が配置されない空間部分とを含んだ金型空間モデルを用いて、金型内に注入される樹脂の流動解析を行う方法であって、
前記金型空間モデルを微小要素に分割するステップと、
前記基材部分への樹脂の浸透特性を表す浸透係数を取得するステップと、
前記空間部分における樹脂の流動特性を表す流動コンダクタンスを取得するステップと、
前記浸透係数、樹脂の粘度および圧力に関する前記基材部分の微小要素の第1関係式と、前記流動コンダクタンス、樹脂の粘度および圧力に関する前記空間部分の微小要素の第2関係式と、に基づいて、前記金型空間モデル内の各微小要素における樹脂の流動解析を行うステップと、を備え、
前記第1関係式は、下式(1)であり、
前記第2関係式は、下式(2)である、樹脂流動解析方法。
- 前記流動コンダクタンスを取得するステップにおいて、前記空間部分の前記基材部分との境界近傍における前記流動コンダクタンスについて、前記基材部分に向かう方向と、前記基材部分に向かう方向以外の方向とで、樹脂の流動方向に応じて異なる値を取得する、請求項1に記載の樹脂流動解析方法。
- 前記空間部分の前記基材部分との境界近傍において、前記基材部分に向かう方向の流動コンダクタンスは、前記基材部分に向かう方向以外の方向の流動コンダクタンスよりも大きい、請求項2に記載の樹脂流動解析方法。
- 前記流動コンダクタンスを取得するステップは、
前記空間部分と前記基材部分との境界に前記浸透係数を境界条件として設定し、樹脂の粘度に基づいて各微小要素の第1コンダクタンスを算出するステップと、
樹脂の粘度に基づいて、前記金型空間モデル内に前記基材部分が存在しないと仮定した場合の第2コンダクタンスを算出するステップとを含み、
前記空間部分の前記基材部分との境界近傍において、前記基材部分に向かう方向について前記第2コンダクタンスを適用し、前記基材部分に向かう方向以外の方向について前記第1コンダクタンスを適用することにより、前記境界近傍の各微小要素の前記流動コンダクタンスを取得する、請求項2または3に記載の樹脂流動解析方法。 - 前記流動解析を行うステップは、
前記第1関係式および前記第2関係式に基づいて前記金型空間モデル内の各微小要素における圧力を算出するステップと、
圧力の算出結果に基づいて前記金型空間モデル内の各微小要素における樹脂の速度を算出するステップと、
樹脂の速度の算出結果に基づいて前記金型空間モデル内の各微小要素における樹脂の充填領域を算出するステップと、を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂流動解析方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載された樹脂流動解析方法をコンピュータに実行させる、プログラム。
- 請求項6に記載のプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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