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公開番号2024146174
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023058917
出願日2023-03-31
発明の名称繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法、繊維含有率分布予測装置、繊維含有率分布予測プログラム、及び記録媒体
出願人マツダ株式会社,国立大学法人広島大学
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類B29C 45/76 20060101AFI20241004BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】簡潔なモデルで繊維含有率分布の予測精度を向上させることができる繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法、装置、プログラム、及び記録媒体をもたらす。
【解決手段】コンピュータシミュレーションにより、繊維強化樹脂の射出成形品に含まれる繊維の含有率分布を予測する方法であって、前記繊維の配向と、繊維含有率予測式と、に基づいて、前記繊維の含有率を算出する繊維含有率算出工程を備え、前記繊維含有率予測式は、前記繊維の配向が所定の配向に近づくにつれて、前記含有率が減少するモデルである。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
コンピュータシミュレーションにより、繊維強化樹脂の射出成形品に含まれる繊維の含有率分布を予測する方法であって、
前記繊維の配向と、繊維含有率予測式と、に基づいて、前記繊維の含有率を算出する繊維含有率算出工程を備え、
前記繊維含有率予測式は、前記繊維の配向が所定の配向に近づくにつれて、前記含有率が減少するモデルである
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記配向は、溶融樹脂の流動方向を１、該流動方向の直交方向を０とする繊維配向テンソルで表される
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記所定の配向は、前記繊維配向テンソルが０．４以上０．７以下となる配向である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
スキン層以外の部分における前記繊維含有率予測式は、以下の式（１）で表される
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法。
Ｙ＝ａＸ＋ｂ・・・（１）
但し、
ａ＝ａ
１
＜０、ｂ＝ｂ
１
（０≦Ｘ≦ｃ）
ａ＝ａ
２
＞０、ｂ＝ｂ
２
（ｃ＜Ｘ≦１）
ａ
１
＝ｄ
ａ１
Ｇ
０
＋ｆ
ａ１
ｂ
１
＝ｄ
ｂ１
Ｇ
０
＋ｆ
ｂ１
ａ
２
＝ｄ
ａ２
Ｇ
０
＋ｆ
ａ２
ｂ
２
＝ｄ
ｂ２
Ｇ
０
＋ｆ
ｂ２
式（１）中、Ｘは繊維配向テンソル、Ｙは繊維含有率、ｃは繊維配向テンソルの所定の値、ａは傾き、ｂは切片、ａ
１
は第１傾き、ｂ
１
は第１切片、ａ
２
は第２傾き、ｂ
２
は第２切片、Ｇ
０
は初期含有率、並びに、ｄ
ａ１
、ｆ
ａ１
、ｄ
ｂ１
、ｆ
ｂ１
、ｄ
ａ２
、ｆ
ａ２
、ｄ
ｂ２
及びｆ
ｂ２
は実測値に基づいて算出される定数である。
【請求項５】
請求項１又は請求項２において、
前記所定の配向は、ランダム配向である
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法。
【請求項６】
請求項１又は請求項２において、
前記繊維含有率算出工程の前に、溶融樹脂の流速と修正されたＦｏｌｇａｒ－Ｔｕｃｋｅｒモデルからなる繊維配向予測式とに基づいて前記繊維の配向を算出する繊維配向算出工程を備え、
前記繊維配向予測式は、前記繊維同士の干渉を考慮した項として、前記溶融樹脂の流動方向において流速が変化する流れである伸長流による影響を考慮した項を含む
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記繊維配向予測式は、下記式（２）により表される
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法。
JPEG
2024146174000004.jpg
239
170
【請求項８】
コンピュータシミュレーションにより、繊維強化樹脂の射出成形品に含まれる繊維の含有率分布を予測する装置であって、
前記繊維の配向と、繊維含有率予測式と、に基づいて、前記繊維の含有率を算出する繊維含有率算出部を備え、
前記繊維含有率予測式は、前記繊維の配向が所定の配向に近づくにつれて、前記含有率が減少するモデルである
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測装置。
【請求項９】
コンピュータシミュレーションにより、繊維強化樹脂の射出成形品に含まれる繊維の含有率分布を予測するためのプログラムであって、
コンピュータに、少なくとも、前記繊維の配向と、繊維含有率予測式と、に基づいて、前記繊維の含有率を算出する手順を実行させるものであり、
前記繊維含有率予測式は、前記繊維の配向が所定の配向に近づくにつれて、前記含有率が減少するモデルである
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載された繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法、繊維含有率分布予測装置、該繊維含有率分布予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに該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に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化樹脂の射出成形品における製品設計等の容易化を目的として、金型内の繊維強化樹脂の流動固化挙動をＣＡＥ（Computer－Aided－Engineering）を用いて解析することが行われている。
【０００３】
繊維強化樹脂では、繊維の含有率分布に偏りが生じると、成形品の含有率が局所的に低い部位において局所的な剛性及び強度等の低下が生じ得る。従って、成形品中の繊維含有率分布を精度よく予測することは、射出成形品の剛性、強度等の物性の局所的な変動を予測する上で重要である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、フィラー挙動シミュレーションで得られたフィラーの位置、方向、形状の分布を用いて、流体の流動停止時のフィラーの体積分率分布を解析することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－２２６８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、フィラーの位置、方向、形状の分布に基づいてフィラーの体積分率分布を解析するための具体的なモデルについて言及されていない。
【０００７】
また、従来の商用ソフトウエアでは、成形品に含まれる繊維の含有率分布の予測精度が低いため、局所的な含有率分布の変化を予測することが難しく、局所的な物性変動を予測することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本開示は、簡潔なモデルで繊維含有率分布の予測精度を向上させることができる繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法、繊維含有率分布予測装置、該繊維含有率分布予測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに該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をもたらすことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本開示に係る繊維強化樹脂成形品の繊維含有率分布予測方法の一態様は、
コンピュータシミュレーションにより、繊維強化樹脂の射出成形品に含まれる繊維の含有率分布を予測する方法であって、
前記繊維の配向と、繊維含有率予測式と、に基づいて、前記繊維の含有率を算出する繊維含有率算出工程を備え、
前記繊維含有率予測式は、前記繊維の配向が所定の配向に近づくにつれて、前記含有率が減少するモデルである
ことを特徴とする。
【００１０】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、実現象において、繊維含有率は、繊維の配向に依存し、繊維の配向が所定の配向に近づくにつれて減少することを見出した。本構成では、繊維含有率予測式として上記実現象に基づいて定式化されたモデルを使用する。これにより、簡潔なモデルで繊維の含有率分布を精度よく予測できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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