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公開番号2022087579
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-13
出願番号2020199574
出願日2020-12-01
発明の名称シミュレーション方法
出願人東レ株式会社
代理人
主分類G06F 30/23 20200101AFI20220606BHJP(計算;計数)
要約【課題】実測の破壊挙動や荷重-変位線図を正確に予測できる損傷進展シミュレーション方法を提供する。
【解決手段】シミュレーション方法は、解析対象である樹脂を含んだ成形品において有限要素モデルを作成するモデル作成ステップと、モデル作成ステップによって作成された有限要素モデルを用いて有限要素解析を実行し、有限要素解析により得られる要素の変位及び要素に作用する応力に基づいて、あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素があるか否かを判定する判定ステップと、判定ステップにおいて、あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素に作用する応力を、あらかじめ定義した下限値に固定して有限要素解析を進行させる破壊後応力計算ステップとを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
解析対象である樹脂を含んだ成形品の形状を、複数の節点と要素とから構成される有限要素モデルを作成するモデル作成ステップと、前記モデル作成ステップによって作成された前記有限要素モデルを用いて有限要素解析を実行し、前記有限要素解析により得られる前記要素の変位および前記要素に作用する応力に基づいて、あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素があるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて、前記あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素に作用する応力をあらかじめ定義した下限値に固定して前記有限要素解析を進行させる破壊後応力計算ステップと、を含むことを特徴とするシミュレーション方法。
続きを表示(約 390 文字)【請求項2】
前記あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素に対し、該要素に作用する応力を、前記有限要素解析の進行に応じて前記成形品に含まれる樹脂の圧縮強度の0.50から2.0倍の応力値まで除荷させ、該要素に作用する応力があらかじめ定義した下限値に到達した段階で該下限値に固定することを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション方法。
【請求項3】
前記あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素に対して、前記有限要素解析によって得られた応力およびひずみの推移を示す応力-ひずみ線図で囲まれた領域の面積が破壊靭性値に到達したとき、前記要素を消去して前記有限要素解析を進行させることを特徴とする請求項2に記載のシミュレーション方法。
【請求項4】
前記成形品が繊維と樹脂からなる複合材料である、請求項1~3のいずれかに記載のシミュレーション方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、シミュレーション方法に関するものであり、より詳しくは樹脂を含んだ成形品の損傷進展に対するシミュレーション方法に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
一般的に圧縮破壊をシミュレーションする方法として、有限要素法(FEM:Finite Element Method)により各要素(element:エレメント)に生じる応力を計算し、材料強度に到達した段階で要素を削除する方法が知られている。
【0003】
しかしながら、例えば3点曲げ荷重下において、荷重点ジグ直下で圧縮応力が材料強度に到達して破壊が生じると、実際には破壊後も無数のクラックを伴って破片が損傷進展を行いながら圧縮荷重を支える一方、有限要素法解析などのシミュレーションでは、材料強度到達後に要素が削除されることが一般的であるため、破片となるべき要素がなくなってしまうことになる。これにより、実測の破壊挙動や荷重-変位線図をシミュレーションで正確に予測できないという課題があった。
【0004】
特許文献1では、破壊判定条件に達した要素を削除するという破壊シミュレーションに関する記述はあるものの、破片に関する記載は特に見られなかった。
【0005】
特許文献2では、切断に関する記載があり、節点(Node:ノード)を新規に発生させることにより要素を切断することが記載されているが、破片に関する記載は見られない。
【0006】
特許文献3では破壊後の要素を所定時間後に復活させることによる破片のモデル化に関する記載があるが、破片の材料物性に関する記載は見られなかった。また、要素を復活させるための計算負荷が大きくなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2008-27026号公報
特開2003-141566号公報
特開2016-170622号公報
【非特許文献】
【0008】
G. Catalanotti, Determination of the mode I crack resistance curve of polymer composites using the size-effect law, Engineering Fracture Mechanics 118 (2014) 49-65
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、圧縮強度到達後の破壊片を簡易的にモデル化し、破界片が荷重を負担することで、実測の破壊挙動や荷重-変位線図を正確に予測できる損傷進展シミュレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明は、
[1]解析対象である樹脂を含んだ成形品の形状を、複数の節点と要素とから構成される有限要素モデルを作成するモデル作成ステップと、前記モデル作成ステップによって作成された前記有限要素モデルを用いて有限要素解析を実行し、前記有限要素解析により得られる前記要素の変位および前記要素に作用する応力に基づいて、あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素があるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて、前記あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素に作用する応力をあらかじめ定義した下限値に固定して前記有限要素解析を進行させる破壊後応力計算ステップと、を含むことを特徴とするシミュレーション方法。
[2]前記あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素に対し、該要素に作用する応力を、前記有限要素解析の進行に応じて前記成形品に含まれる樹脂の圧縮強度の0.50から2.0倍の応力値まで除荷させ、該要素に作用する応力があらかじめ定義した下限値に到達した段階で該下限値に固定することを特徴とする[1]に記載のシミュレーション方法。
[3]前記あらかじめ定義した圧縮強度に到達した要素に対して、前記有限要素解析によって得られた応力およびひずみの推移を示す応力-ひずみ線図で囲まれた領域の面積が破壊靭性値に到達したとき、前記要素を消去して前記有限要素解析を進行させることを特徴とする[2]に記載のシミュレーション方法。
[4]前記成形品が繊維と樹脂からなる複合材料である、[1]~[3]のいずれかに記載のシミュレーション方法。
(【0011】以降は省略されています)

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