(57)【要約】【課題】計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することが可能な、樹脂中における繊維の移動解析装置を提供する。【解決手段】この樹脂２１０中における繊維２２０の移動解析装置１００では、繊維解析部２０は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、樹脂速度取得部２２に取得された節点２２１に対応する位置における樹脂２１０の流動速度を補正する樹脂速度補正部２５と、樹脂速度補正部２５に補正された樹脂２１０の流動速度に基づいて、樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析する解析部２６とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析する樹脂速度解析部と、
前記樹脂速度解析部に解析された前記樹脂の流動速度に基づいて、前記樹脂とともに流動する繊維の流動を解析する繊維解析部とを備え、
前記繊維解析部は、
前記繊維を、複数の節点と、前記節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化する繊維モデル化部と、
前記節点に対応する位置における、前記樹脂速度解析部に解析された前記樹脂の流動速度を取得する樹脂速度取得部と、
前記節点に対応する位置における前記繊維の密度と前記繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、前記樹脂速度取得部に取得された前記節点に対応する位置における前記樹脂の流動速度を補正する樹脂速度補正部と、
前記樹脂速度補正部に補正された前記樹脂の流動速度に基づいて、前記樹脂中における前記繊維の移動を解析する解析部とを含む、樹脂中における繊維の移動解析装置。
【請求項２】
前記樹脂速度補正部は、前記節点に対応する位置における前記繊維の密度が変化するに従って前記樹脂の流動速度が変化するように補正し、前記節点に対応する位置における前記繊維の曲りの度合いが変化するに従って前記樹脂の流動速度が変化するように補正するように構成されている、請求項１に記載の樹脂中における繊維の移動解析装置。
【請求項３】
前記樹脂速度補正部は、前記節点に対応する位置における前記繊維の密度が大きくなるに従って前記樹脂の流動速度を小さくなるように補正し、前記節点に対応する位置における前記繊維の曲りの度合いが大きくなるに従って前記樹脂の流動速度を小さくなるように補正するように構成されている、請求項２に記載の樹脂中における繊維の移動解析装置。
【請求項４】
前記繊維解析部は、前記解析部により解析された前記節点に対応する領域における前記繊維の体積に基づいて、前記繊維の密度を算出する密度算出部をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂中における繊維の移動解析装置。
【請求項５】
前記繊維解析部は、前記解析部により解析された前記繊維の前記節点の位置情報に基づいて、前記繊維の曲りの度合いを算出する曲り度合算出部をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂中における繊維の移動解析装置。
【請求項６】
前記樹脂速度補正部は、少なくとも、前記領域内において複数の前記樹脂が合流する地点近傍において、前記樹脂速度取得部に取得された前記節点に対応する位置における前記樹脂の流動速度を補正するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂中における繊維の移動解析装置。
【請求項７】
ある一時点において、領域内を流動する樹脂の流動状態を解析する樹脂流動解析部と、
前記樹脂流動解析部で算出された前記樹脂の流動速度に基づいて、前記樹脂とともに流動する繊維の流動を解析する繊維解析部とを備え、
前記繊維解析部は、
前記繊維を、複数の節点と、前記節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化する繊維モデル化部と、
前記節点に対応する位置における、前記樹脂流動解析部に解析された前記樹脂の流動速度を取得する樹脂速度取得部とを含み、
前記樹脂の流動速度に基づいて前記繊維の移動を計算するとともに、前記節点に対応する位置における前記繊維の密度と前記繊維の曲がりの度合いを算出し、前記繊維の密度と前記繊維の曲がりの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、次の時点における前記樹脂の粘度を補正する樹脂粘度補正部をさらに備え、
前記樹脂流動解析部は、前記樹脂粘度補正部で補正された前記樹脂の粘度に基づいて、次の時点の前記樹脂および前記繊維の流動を計算する、樹脂中における繊維の移動解析装置。
【請求項８】
領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析するステップと、
前記樹脂とともに流動する繊維を、複数の節点と、前記節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化するステップと、
前記節点に対応する位置における、解析された前記樹脂の流動速度を取得するステップと、
前記節点に対応する位置における前記繊維の密度と前記繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された前記節点に対応する位置における前記樹脂の流動速度を補正するステップと、
補正された前記樹脂の流動速度に基づいて、前記樹脂中における前記繊維の移動を解析するステップとを備える、樹脂中における繊維の移動解析方法。
【請求項９】
領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析するステップと、
前記樹脂とともに流動する繊維を、複数の節点と、前記節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化するステップと、
前記節点に対応する位置における、解析された前記樹脂の流動速度を取得するステップと、
前記節点に対応する位置における前記繊維の密度と前記繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された前記節点に対応する位置における前記樹脂の流動速度を補正するステップと、
補正された前記樹脂の流動速度に基づいて、前記樹脂中における前記繊維の移動を解析するステップとを備える、プログラム。
【請求項１０】
領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析するステップと、
前記樹脂とともに流動する繊維を、複数の節点と、前記節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化するステップと、
前記節点に対応する位置における、解析された前記樹脂の流動速度を取得するステップと、
前記節点に対応する位置における前記繊維の密度と前記繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された前記節点に対応する位置における前記樹脂の流動速度を補正するステップと、
補正された前記樹脂の流動速度に基づいて、前記樹脂中における前記繊維の移動を解析するステップとを備える、プログラムを記憶する、記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂中における繊維の移動解析装置、樹脂中における繊維の移動解析方法、プログラムおよび記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂中における繊維の移動を解析する解析方法が知られている（たとえば、非特許文献１参照、特許文献１参照）。
【０００３】
上記非特許文献１には、射出成形時などの樹脂中における繊維の移動を解析する解析方法が開示されている。この解析方法では、樹脂の流動状態は、従来の技術で予測される。そして、各時間毎の樹脂の速度分布のデータが形成される。そして、樹脂中の繊維は、上記の各時間毎の樹脂の速度分布に従って、自由に移動すると仮定される。これにより、樹脂中における繊維の状態（曲り、粗密など）が算出される。なお、上記非特許文献１では、繊維間の干渉の効果は無視されている。
【０００４】
また、上記特許文献１には、流動基質中の粒子の運動解析方法が開示されている。この運動解析方法では、直線状の繊維（粒子）を模擬した互いに連結させた球体（球体の集合体）を解析モデルとして用いている。そして、球体の集合において、隣り合う球体との間の引っ張り弾性に相当する結合長の自由度や、球体の集合体の曲げ弾性の相当する結合角の自由度が設定される。そして、各球体の並進および回転が算出される。その結果、球体の集合体（粒子）の移動、変形、および、配向などが解析される。また、上記特許文献１では、粒子（直線状の繊維）の相互作用を考慮する必要があるときは、各球体の並進および回転の算出時に、粒子同士の接触による反発力を直接算出するステップが含まれる。これにより、粒子の相互作用を考慮しながら、粒子の移動、変形、および、配向などが解析される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】岡田有司、中野亮、「射出／ＢＭＣ／ＳＭＣ成形における短／長繊維配向解析手法の開発」、プラスチック成形加工学会誌「成形加工」第２７巻、第４号、２０１５年．
【特許文献１】特開平５−３１４０９１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、上記特許文献１に記載の流動基質中の粒子の運動解析方法では、粒子の相互作用を考慮するために、粒子同士の接触による反発力を直接算出するステップが含まれている。このため、流動基質中の粒子の運動の解析のための計算量が増大するという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することが可能な、樹脂中における繊維の移動解析装置、樹脂中における繊維の移動解析方法、プログラムおよび記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置は、領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析する樹脂速度解析部と、樹脂速度解析部に解析された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂とともに流動する繊維の流動を解析する繊維解析部とを備え、繊維解析部は、繊維を、複数の節点と、節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化する繊維モデル化部と、節点に対応する位置における、樹脂速度解析部に解析された樹脂の流動速度を取得する樹脂速度取得部と、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、樹脂速度取得部に取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正する樹脂速度補正部と、樹脂速度補正部に補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析する解析部とを含む。
【０００９】
この第１の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置では、上記のように、繊維解析部は、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、樹脂速度取得部に取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正する樹脂速度補正部と、樹脂速度補正部に補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析する解析部とを含む。これにより、比較的計算量の少ない、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、繊維同士の干渉の影響を間接的（疑似的）に樹脂の流動速度に含めることができる。その結果、繊維同士の干渉（接触による反発力など）を直接的に算出する場合と比べて、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することができる。また、計算量の増大が抑制されるので、樹脂中における繊維の移動の解析を高速に行うことができる。
【００１０】
上記第１の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置において、好ましくは、樹脂速度補正部は、節点に対応する位置における繊維の密度が変化するに従って樹脂の流動速度が変化するように補正し、節点に対応する位置における繊維の曲りの度合いが変化するに従って樹脂の流動速度が変化するように補正するように構成されている。このように構成すれば、繊維の密度の変化や、繊維の曲りの度合いの変化に応じて、適切に、樹脂中における繊維の移動を解析することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、樹脂速度補正部は、節点に対応する位置における繊維の密度が大きくなるに従って樹脂の流動速度を小さくなるように補正し、節点に対応する位置における繊維の曲りの度合いが大きくなるに従って樹脂の流動速度を小さくなるように補正するように構成されている。このように構成すれば、繊維の密度が大きくなることにより繊維同士の干渉が大きくなること、および、繊維の曲りの度合いが大きくなることにより繊維同士の干渉が大きくなることを間接的に考慮して、樹脂中における繊維の移動を解析することができる。
【００１２】
上記第１の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置において、好ましくは、繊維解析部は、解析部により解析された節点に対応する領域における繊維の体積に基づいて、繊維の密度を算出する密度算出部をさらに含む。このように構成すれば、節点に対応する領域における繊維の体積を算出するだけで、容易に、繊維の密度を算出することができる。
【００１３】
上記第１の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置において、好ましくは、繊維解析部は、解析部により解析された繊維の節点の位置情報に基づいて、繊維の曲りの度合いを算出する曲り度合算出部をさらに含む。このように構成すれば、容易に、繊維の曲りの度合いを算出することができる。
【００１４】
上記第１の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置において、好ましくは、樹脂速度補正部は、少なくとも、領域内において複数の樹脂が合流する地点近傍において、樹脂速度取得部に取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正するように構成されている。このように構成すれば、比較的繊維同士が干渉しやすい複数の樹脂が合流する地点近傍において樹脂の流動速度が補正されるので、繊維同士の干渉を効果的に考慮することができる。
【００１５】
上記第１の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置において、好ましくは、樹脂速度解析部は、繊維の流動の解析における一の時点の、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、樹脂の粘度を補正するとともに、補正された粘度に基づいて、一の時点の次の時点の、樹脂の流動速度を解析するように構成されている。このように構成すれば、樹脂の流動速度の解析に、繊維の影響が考慮されるので、樹脂の流動速度の解析の精度を向上させることができる。
【００１６】
この発明の第２の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置は、ある一時点において、領域内を流動する樹脂の流動状態を解析する樹脂流動解析部と、樹脂流動解析部で算出された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂とともに流動する繊維の流動を解析する繊維解析部とを備え、繊維解析部は、繊維を、複数の節点と、節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化する繊維モデル化部と、節点に対応する位置における、樹脂流動解析部に解析された樹脂の流動速度を取得する樹脂速度取得部とを含み、樹脂の流動速度に基づいて繊維の移動を計算するとともに、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲がりの度合いを算出し、繊維の密度と繊維の曲がりの度合いとのうちの少なくともその一方に基づいて、次の時点における樹脂の粘度を補正する樹脂粘度補正部をさらに備え、樹脂流動解析部は、樹脂粘度補正部で補正された樹脂の粘度に基づいて、次の時点の樹脂および繊維の流動を計算する。
【００１７】
この第２の局面による樹脂中における繊維の移動解析装置では、上記のように、樹脂の流動速度に基づいて繊維の移動を計算するとともに、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲がりの度合いを算出し、繊維の密度と繊維の曲がりの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、次の時点における樹脂の粘度を補正する樹脂粘度補正部を備え、樹脂流動解析部は、樹脂粘度補正部で補正された樹脂の粘度に基づいて、次の時点の樹脂および繊維の流動を計算する。これにより、比較的計算量の少ない、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、繊維同士の干渉の影響を間接的（疑似的）に樹脂の流動速度に含めることができる。その結果、繊維同士の干渉（接触による反発力など）を直接的に算出する場合と比べて、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することができる。また、計算量の増大が抑制されるので、樹脂中における繊維の移動の解析を高速に行うことができる。
【００１８】
この発明の第３の局面による樹脂中における繊維の移動解析方法は、領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析するステップと、樹脂とともに流動する繊維を、複数の節点と、節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化するステップと、節点に対応する位置における、解析された樹脂の流動速度を取得するステップと、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正するステップと、補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析するステップとを備える。
【００１９】
この第３の局面による樹脂中における繊維の移動解析方法では、上記のように、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正するステップと、補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析するステップとを備える。これにより、比較的計算量の少ない、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、繊維同士の干渉の影響を間接的（疑似的）に樹脂の流動速度に含めることができる。その結果、繊維同士の干渉（接触による反発力など）を直接的に算出する場合と比べて、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することが可能な移動解析方法を提供することができる。
【００２０】
この発明の第４の局面によるプログラムは、領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析するステップと、樹脂とともに流動する繊維を、複数の節点と、節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化するステップと、節点に対応する位置における、解析された樹脂の流動速度を取得するステップと、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正するステップと、補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析するステップとを備える。
【００２１】
この第４の局面によるプログラムでは、上記のように、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正するステップと、補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析するステップとを備える。これにより、比較的計算量の少ない、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、繊維同士の干渉の影響を間接的（疑似的）に樹脂の流動速度に含めることができる。その結果、繊維同士の干渉（接触による反発力など）を直接的に算出する場合と比べて、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することが可能なプログラムを提供することができる。
【００２２】
この発明の第５の局面による記憶媒体は、領域内を流動する樹脂の少なくとも流動速度を解析するステップと、樹脂とともに流動する繊維を、複数の節点と、節点同士により接続されたロッド要素とによってモデル化するステップと、節点に対応する位置における、解析された樹脂の流動速度を取得するステップと、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正するステップと、補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析するステップとを備える、プログラムを記憶する。
【００２３】
この第５の局面による記憶媒体では、上記のように、節点に対応する位置における繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、取得された節点に対応する位置における樹脂の流動速度を補正するステップと、補正された樹脂の流動速度に基づいて、樹脂中における繊維の移動を解析するステップとを備える、プログラムを記憶する。これにより、比較的計算量の少ない、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、繊維同士の干渉の影響を間接的（疑似的）に樹脂の流動速度に含めることができる。その結果、繊維同士の干渉（接触による反発力など）を直接的に算出する場合と比べて、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することが可能な記憶媒体を提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、上記のように、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維同士の干渉が考慮された樹脂中における繊維の移動を解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態による樹脂中における繊維の移動解析装置の構成を示す図である。
【図２】樹脂が流動する領域と繊維とを示す図である。
【図３】補正される前の流動速度（流速ベクトル）を示す図である。
【図４】補正された後の流動速度（流速ベクトル）を示す図である。
【図５】モデル化された繊維を示す図である。（ａ）は、直線状の繊維を示し、（ｂ）および（ｃ）は、移動とともに折れ曲がる繊維の状態を示している。
【図６】繊維の密度に対する樹脂の流動速度の低下量を示す図である。
【図７】繊維の曲りの度合いに対する樹脂の流動速度の低下量を示す図である。
【図８】樹脂（繊維）が合流する地点近傍の領域を示す図である。
【図９】繊維の移動を説明するための図である。
【図１０】第１実施形態による樹脂速度解析部の動作を説明するためのフロー図である。
【図１１】第１実施形態による繊維解析部の動作を説明するためのフロー図である。
【図１２】シミュレーションにより解析された繊維の移動を示す模式図（樹脂の流動速度が補正されない場合）である。
【図１３】シミュレーションにより解析された繊維の移動を示す模式図（樹脂の流動速度が補正された場合）である。
【図１４】第２実施形態による樹脂中における繊維の移動解析装置の構成を示す図である。
【図１５】第２実施形態による移動解析装置の動作を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
（解析装置の構成）
図１〜図１３を参照して、第１実施形態による移動解析装置１００の構成について説明する。
【００２８】
図１に示すように、移動解析装置１００は、樹脂速度解析部１０を備えている。樹脂速度解析部１０は、ある領域２００内（金型など、図２参照）を流動する樹脂２１０（図３参照）の少なくとも流動速度を解析するように構成されている。たとえば、樹脂速度解析部１０は、樹脂２１０が流動する領域２００（キャビティ）を複数の微小要素に分割した３次元モデルを形成する。次に、微小要素における樹脂の流動コンダクタンス（粘度などの樹脂の流動特性）が決定される。そして、有限要素法などを用いて、決定された流動コンダクタンスに基づいて、微小要素における樹脂の圧力、圧力変化、および、流動速度などが算出される。これにより、領域２００における、ある時間（ｉステップ、ｉは自然数）の流動速度（流速ベクトル、図３の「Ｖ」参照）が算出される。なお、樹脂速度解析部１０は、樹脂２１０に含まれる繊維２２０の密度、および、樹脂２１０の粘度は均一であると仮定して、樹脂２１０の流動を算出する。また、樹脂速度解析部１０は、Ｎステップ分（樹脂２１０の流動の開始から終了まで、Ｎは自然数）の、流動速度（流速ベクトル）を算出する。
【００２９】
たとえば、図２に示すように、領域２００は、水平方向（Ｘ方向）に延びる略直方体状の領域部分２０１と、領域部分２０１から鉛直下方に延びる領域部分２０２および領域部分２０３とを含む。また、領域部分２０２のＸ方向の幅Ｗ１は、領域部分２０３のＸ方向の幅Ｗ２よりも大きい。また、領域部分２０２のＹ方向の幅Ｗ３、および、領域部分２０３のＹ方向の幅Ｗ３は、互いに等しい。また、領域部分２０１のＸ１方向側とＸ２方向側とから、それぞれ、樹脂２１０（および、樹脂２１０に含まれる繊維２２０）が互いに近づくように移動する。なお、領域２００の形状は、図２に示される形状に限られない。
【００３０】
また、図１に示すように、移動解析装置１００は、繊維解析部２０を備えている。繊維解析部２０は、樹脂速度解析部１０に解析された樹脂２１０の流動速度に基づいて、樹脂２１０とともに流動する繊維２２０の流動を解析するように構成されている。以下、繊維解析部２０の具体的な構成について説明する。
【００３１】
繊維解析部２０は、繊維モデル化部２１を含んでいる。図５（ａ）に示すように、繊維モデル化部２１は、繊維２２０を、複数の節点２２１と、節点２２１同士により接続されたロッド要素２２２とによってモデル化するように構成されている。また、ロッド要素２２２の間の曲りおよび回転は自由であるとする。また、ロッド要素２２２は、剛体であるとする。なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）は、移動とともに折れ曲がる繊維２２０の状態を示している。
【００３２】
また、図１に示すように、移動解析装置１００は、樹脂速度取得部２２を含む。樹脂速度取得部２２は、節点２２１に対応する位置における、樹脂速度解析部１０に解析された樹脂２１０の流動速度を取得するように構成されている。具体的には、樹脂速度取得部２２は、樹脂速度解析部１０に解析された領域２００内の流速ベクトル（樹脂２１０の流動速度と向き、図３参照）を取得する。そして、領域２００内における節点２２１に対応する位置における流速ベクトルが、この節点２２１の移動を算出するための流速ベクトルとして使用される。
【００３３】
また、図１に示すように、移動解析装置１００は、密度算出部２３を含む。密度算出部２３は、後述する解析部２６により解析された節点２２１に対応する領域（分割された領域２００の微小要素）おける繊維２２０の体積に基づいて、繊維２２０の密度を算出するように構成されている。つまり、繊維２２０の体積を、微小要素の体積で除算することにより、微小要素中における繊維２２０の密度が算出される。
【００３４】
また、移動解析装置１００は、曲り度合算出部２４を含む。曲り度合算出部２４は、解析部２６により解析された繊維２２０の節点２２１の位置情報に基づいて、繊維２２０の曲りの度合いを算出するように構成されている。そして、曲りの度合い（図５（ａ）〜（ｃ）参照）に応じて、後述するように流動速度が補正される。
【００３５】
ここで、第１実施形態では、移動解析装置１００は、樹脂速度補正部２５を含む。樹脂速度補正部２５は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、樹脂速度取得部２２に取得された節点２２１に対応する位置における樹脂２１０の流動速度を補正するように構成されている。具体的には、樹脂速度補正部２５は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度が変化するに従って樹脂２１０の流動速度が変化するように補正する。詳細には、樹脂速度補正部２５は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度が大きくなるに従って樹脂２１０の流動速度を小さくなるように補正する。たとえば、図６に示すように、密度の増加とともに、流動速度の低下量が徐々に大きくなる。なお、密度が比較的大きい場合には、流動速度の低下量の変化率は小さくなる。つまり、密度の増大とともに、流動速度の低下量は、飽和する。また、流動速度の低下量は、実際に樹脂２１０に繊維２２０を含ませた状態の樹脂２１０の流動の実験などによって、予め測定される。
【００３６】
また、移動解析装置１００は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の曲りの度合いが変化するに従って樹脂２１０の流動速度が変化するように補正するように構成されている。具体的には、樹脂速度補正部２５は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の曲りの度合いが大きくなるに従って樹脂２１０の流動速度を小さくなるように補正する。たとえば、図７に示すように、曲りの度合いの増加とともに、流動速度の低下量が徐々に大きくなる。なお、曲りの度合いが比較的大きい場合には、流動速度の低下量の変化率は小さくなる。つまり、曲りの度合いの増大とともに、流動速度の低下量は、飽和する。また、流動速度の低下量は、上記の繊維２２０の密度に対する流動速度の補正と同様に、実際に樹脂２１０に繊維２２０を含ませた状態の樹脂２１０の流動の実験などによって、予め測定される。
【００３７】
ここで、図３および図４を参照して、樹脂２１０の流動速度の補正について説明する。図３および図４において、「矢印」は、流動速度のベクトルを表している。また、図３および図４において、外枠（長方形の枠）は、樹脂２１０が流れる領域２００を表している。また、図３は、補正前の流動速度であり、図４は、補正後の流動速度である。
【００３８】
図３に示すように、補正前の流動速度は、一様であるとする。そして、ｉ−１番目（前回）のステップにおいて算出された繊維２２０の密度が領域Ａ１において比較的大きくなるとともに、繊維２２０の曲りの度合いが領域Ａ２において比較的大きくなったとする。その結果、図４に示すように、領域Ａ１および領域Ａ２において、流動速度が小さくなるように補正される。なお、流動速度の低下の度合いは、上記の図６（密度）および図７（曲りの度合）のグラフに基づいて算出される。
【００３９】
また、図８に示すように、樹脂速度補正部２５は、少なくとも、領域２００内において複数の樹脂２１０が合流する地点近傍において、樹脂速度取得部２２に取得された節点２２１に対応する位置における樹脂２１０の流動速度を補正するように構成される。樹脂２１０が合流する地点近傍とは、Ｘ１方向側から移動する樹脂２１０と、Ｘ２方向側から移動する樹脂２１０とが合流する領域部分２０２および領域部分２０３の近傍などである。また、複数の樹脂２１０（繊維２２０）が合流する地点近傍では、繊維２２０の密度が高くなるため、樹脂２１０の流動速度が低下するように補正される。また、複数の樹脂２１０（繊維２２０）が合流する地点近傍では、Ｘ１方向側から移動する繊維２２０と、Ｘ２方向側から移動する繊維２２０とが衝突して（突っ張り合って）、領域部分２０２および領域部分２０３に流入するのが抑制される。このような、繊維２２０の衝突（突っ張り合い）の効果も、樹脂２１０の流動速度の低下の要因として流動速度の補正に含めることも可能である。なお、第１実施形態では、領域２００内の全ての位置において、樹脂２１０の流動速度が補正される。
【００４０】
また、図１に示すように、繊維解析部２０は、樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析する解析部２６を含む。図９に示すように、解析部２６は、樹脂速度補正部２５に補正された樹脂２１０の流動速度（流速ベクトルＶ）に基づいて、樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析するように構成されている。具体的には、解析部２６は、樹脂速度取得部２２によって取得された節点２２１に対応する位置における流動速度に応じて、節点２２１の移動を算出する。１つの繊維２２０の複数の節点２２１について移動（移動量、移動方向）が算出される。図９において、「黒丸」は、移動前の節点２２１であり、「白丸」は、移動後の節点２２１である。なお、ロッド要素２２２は、剛体として長さが一定に保たれていると仮定する。このため、複数の節点２２１の移動によって、節点２２１の間のロッド要素２２２の長さが変化してしまう場合には、ロッド要素２２２の長さが一定の長さに保たれるように節点２２１の位置が補正される。図９において、「点線の丸」は、位置が補正された後の節点２２１である。
【００４１】
解析部２６による繊維２２０の移動の解析は、樹脂２１０の流動の開始から終了まで（Ｎステップ分）行われる。なお、上記の密度算出部２３による繊維２２０の密度の算出、曲り度合算出部２４による繊維２２０の曲りの度合いの算出、および、樹脂速度補正部２５による樹脂２１０の流動速度の補正は、各ステップ毎に行われる。
【００４２】
なお、図１に示すように、樹脂速度解析部１０、および、繊維解析部２０（繊維モデル化部２１、樹脂速度取得部２２、密度算出部２３、曲り度合算出部２４、樹脂速度補正部２５、および、解析部２６）は、移動解析装置１００の内部の記憶媒体３０に記憶されたプログラム４０（ソフトウェア）により構成されている。
【００４３】
次に、図１０を参照して、樹脂２１０の流動速度の解析について説明する。樹脂２１０の流動速度の解析は、樹脂速度解析部１０によって行われる。
【００４４】
ステップＳ１において、樹脂速度解析部１０は、樹脂２１０が流動する領域２００（キャビティ）を複数の微小要素に分割した３次元モデルを形成する。たとえば、予め作成された領域２００の３次元ＣＡＤデータが、記憶装置（図示せず）から読み込まれる。そして、読み込まれた領域２００の３次元ＣＡＤデータに基づいて、領域２００が複数の微小要素（メッシュ）に分割される。
【００４５】
そして、ステップＳ２において、有限要素法などを用いて、領域２００における、ある時間（ｉステップ）の流速ベクトル（流動速度）（図３参照）が算出される。
【００４６】
次に、ステップＳ３において、Ｎステップ分の流速ベクトルの算出が終了したか否かが判定される。ステップＳ３において、「Ｙｅｓ」の場合、流速ベクトルの算出が終了する。ステップＳ３において、「Ｎｏ」の場合、ステップＳ２に戻って、流速ベクトルの算出が継続される。
【００４７】
次に、図１１を参照して、樹脂２１０中における繊維２２０の移動解析方法について説明する。
【００４８】
まず、ステップＳ１１において、樹脂２１０とともに流動する繊維２２０を、複数の節点２２１と、節点２２１同士により接続されたロッド要素２２２とによってモデル化する。
【００４９】
次に、ステップＳ１２において、樹脂速度解析部１０によって算出された、節点２２１に対応する位置における、解析された樹脂２１０の流動速度（図３参照）を取得する。
【００５０】
次に、ステップＳ１３において、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方（第１実施形態では、両方）に基づいて、取得された節点２２１に対応する位置における樹脂２１０の流動速度を補正（図４参照）する。なお、現在のステップがｉ番目であるとすると、ｉ−１番目（前回）のステップにおいて算出された繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとに基づいて樹脂２１０の流動速度が補正される。また、ステップが１（ｉ＝１）の際には、たとえば、密度は、均一であると仮定される。
【００５１】
次に、ステップＳ１４において、補正された樹脂２１０の流動速度に基づいて、樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析（図９参照）する。
【００５２】
次に、ステップＳ１５において、解析された移動後の節点２２１の位置情報に基づいて、繊維２２０の曲りの度合いが算出されるとともに、移動後の位置における繊維２２０の体積に基づいて、繊維２２０の密度が算出される。
【００５３】
次に、ステップＳ１６において、樹脂２１０の流動が終了したか否か（Ｎステップ分の解析が終了したか否か）が判定される。ステップＳ１６において、「Ｙｅｓ」の場合、繊維２２０の移動の解析が終了する。ステップＳ１６において、「Ｎｏ」の場合、ステップＳ１２に戻って、繊維２２０の移動の解析が継続される。
【００５４】
次に、図１２および図１３を参照して、繊維２２０の移動の解析のシミュレーションについて説明する。図１２は、流動速度の補正を行っていない場合（比較例）の結果である。また、図１３は、繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとに基づいた流動速度の補正を行った場合（第１実施形態に相当）の結果である。
【００５５】
図１２に示すように、流動速度の補正を行っていない場合（比較例）では、Ｘ方向の幅Ｗ１を有する領域部分２０２（リブ部）と、Ｘ方向の幅Ｗ２（＜Ｗ１）を有する領域部分２０３（リブ部）とに、繊維２２０が略同等に流入していることが確認された。つまり、領域部分２０３の幅Ｗ２が、領域部分２０２の幅Ｗ１よりも小さいにもかかわらず、領域部分２０３と領域部分２０２とに繊維２２０が略同等に流入していることが確認された。
【００５６】
一方、図１３に示すように、流動速度の補正を行った場合（第１実施形態に相当）では、Ｘ方向の幅Ｗ１を有する領域部分２０２よりも、狭いＸ方向の幅Ｗ２（＜Ｗ１）を有する領域部分２０３の方が、繊維２２０の流入が遅れていることが確認された。つまり、幅Ｗ２の小さい領域部分２０３の方が、繊維２２０の密度が高くなるため、流動速度が遅くなる。このため、繊維２２０の流入が遅れる。流動速度の補正を行うことにより、実際の繊維２２０の流入に近い状態が再現されることが確認された。
【００５７】
（第１実施形態の効果）
次に、第１実施形態の効果について説明する。
【００５８】
第１実施形態では、上記のように、繊維解析部２０は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、樹脂速度取得部２２に取得された節点２２１に対応する位置における樹脂２１０の流動速度を補正する樹脂速度補正部２５と、樹脂速度補正部２５に補正された樹脂２１０の流動速度に基づいて、樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析する解析部２６とを含む。これにより、比較的計算量の少ない、繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方に基づいて、繊維２２０同士の干渉の影響を間接的（疑似的）に樹脂２１０の流動速度に含めることができる。その結果、繊維２２０同士の干渉（接触による反発力など）を直接的に算出する場合と比べて、計算量が増大するのを抑制しながら、繊維２２０同士の干渉が考慮された樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析することができる。また、計算量の増大が抑制されるので、樹脂２１０中における繊維２２０の移動の解析を高速に行うことができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、樹脂速度補正部２５は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度が変化するに従って樹脂２１０の流動速度が変化するように補正し、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の曲りの度合いが変化するに従って樹脂２１０の流動速度が変化するように補正するように構成されている。これにより、繊維２２０の密度の変化や、繊維２２０の曲りの度合いの変化に応じて、適切に、樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、樹脂速度補正部２５は、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度が大きくなるに従って樹脂２１０の流動速度を小さくなるように補正し、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の曲りの度合いが大きくなるに従って樹脂２１０の流動速度を小さくなるように補正するように構成されている。これにより、繊維２２０の密度が大きくなることにより繊維２２０同士の干渉が大きくなること、および、繊維２２０の曲りの度合いが大きくなることにより繊維２２０同士の干渉が大きくなることを間接的に考慮して、樹脂２１０中における繊維２２０の移動を解析することができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、繊維解析部２０は、解析部２６により解析された節点２２１に対応する領域における繊維２２０の体積に基づいて、繊維２２０の密度を算出する曲り度合算出部２４を含む。これにより、節点２２１に対応する領域における繊維２２０の体積を算出するだけで、容易に、繊維２２０の密度を算出することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、繊維解析部２０は、解析部２６により解析された繊維２２０の節点２２１の位置情報に基づいて、繊維２２０の曲りの度合いを算出する曲り度合算出部２４を含む。これにより、容易に、繊維２２０の曲りの度合いを算出することができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、樹脂速度補正部２５は、少なくとも、領域内において複数の樹脂２１０が合流する地点近傍において、樹脂速度取得部２２に取得された節点２２１に対応する位置における樹脂２１０の流動速度を補正するように構成されている。このように構成すれば、比較的繊維２２０同士が干渉しやすい複数の樹脂２１０が合流する地点近傍において樹脂２１０の流動速度が補正されるので、繊維２２０同士の干渉を効果的に考慮することができる。
【００６４】
［第２実施形態］
図１４および図１５を参照して、第２実施形態による移動解析装置３００の構成について説明する。移動解析装置３００では、樹脂２１０の流動速度（流速ベクトル）の算出に繊維２２０の影響が考慮されない上記第１実施形態と異なり、樹脂２１０の流動速度（流速ベクトル）の算出に繊維２２０の影響が考慮されている。
【００６５】
第２実施形態では、図１４に示すように、樹脂粘度補正部２７は、繊維２２０の流動の解析における一の時点（ｉ−１番目のステップ）の、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとのうちの少なくとも一方（第２実施形態では両方）に基づいて、樹脂２１０の粘度を補正するように構成されている。なお、樹脂粘度補正部２７は、繊維解析部２０に含まれている。
【００６６】
具体的には、図１５に示されるように、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ１において、領域２００のモデル化が行われる。また、ステップＳ１１において、繊維２２０のモデル化が行われる。次に、ステップＳ３１において、微小要素における樹脂の流動コンダクタンス（粘度などの樹脂の流動特性）に基づいて、微小要素における樹脂の圧力、圧力変化、および、流動速度などが算出される。これにより、ｉ番目のステップの流動速度（流速ベクトル）が算出される。なお、流動コンダクタンスである粘度は、前回（ｉ−１番目）のステップにおいて算出された繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとの両方に基づいて、補正されている。また、樹脂の流動速度は、樹脂流動解析部３１０に含まれる樹脂速度算出部３２０によって算出される。つまり、樹脂の流動速度は、繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとの両方と、粘度とを考慮して、ステップ毎に、逐次的に算出される。
【００６７】
次に、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ１２〜Ｓ１５の計算が行われる。
【００６８】
次に、ステップＳ３２において、今回（ｉ番目）のステップにおいて算出された繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとの両方に基づいて、流動コンダクタンスである粘度が補正される。これにより、次回（ｉ＋１番目）のステップにおいて、補正された粘度に基づいて、流動速度などが算出される。
【００６９】
次に、ステップＳ３３において、算出された流動速度が収束したか否かが判定される。ステップＳ３３において、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ３３において、Ｎｏの場合には、ステップＳ３１に戻る。
【００７０】
次に、ステップＳ１６において、樹脂２１０の流動が終了したか否か（Ｎステップ分の解析が終了したか否か）が判定される。
【００７１】
（第２実施形態の効果）
次に、第２実施形態の効果について説明する。
【００７２】
第２実施形態では、上記のように、樹脂粘度補正部２７は、繊維２２０の流動の解析における一の時点の、節点２２１に対応する位置における繊維２２０の密度と繊維２２０の曲りの度合いとに基づいて、樹脂２１０の粘度を補正する。これにより、樹脂２１０の流動速度の解析に、繊維２２０の影響が考慮されるので、樹脂２１０の流動速度の解析の精度を向上させることができる。
【００７３】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態および実施例は、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、上記した実施形態および実施例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。
【００７４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、繊維の密度が大きくなるに従って樹脂の流動速度が小さくなるように補正する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、繊維の密度が大きくなるに従って樹脂の流動速度が大きくなるように補正してもよい。
【００７５】
また、上記第１および第２実施形態では、繊維の曲りの度合いが大きくなるに従って樹脂の流動速度が小さくなるように補正する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、繊維の曲りの度合いが大きくなるに従って樹脂の流動速度が大きくなるように補正してもよい。
【００７６】
また、上記第１および第２実施形態では、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとの両方に基づいて、樹脂の流動速度を補正する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの一方のみに基づいて樹脂の流動速度を補正してもよい。
【００７７】
また、上記第１および第２実施形態では、節点に対応する領域（微小要素）おける繊維の体積に基づいて繊維の密度が算出される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、微小要素に存在する節点の数（ロッド要素の数）などに基づいて、繊維の密度を算出してもよい。
【００７８】
また、上記第１および第２実施形態では、密度（曲りの度合い）に対する流動速度の低下量が実験によって測定される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、繊維同士の干渉を直接的に考慮したシミュレーションを予め行うとともに、シミュレーションの結果から図６および図７のようなグラフを作成する。そして、作成されたグラフに基づいて、密度（曲りの度合い）に対する流動速度の低下量を求めてもよい。
【００７９】
また、上記第１および第２実施形態では、領域内の全ての位置において樹脂の流動速度が補正される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、領域内において複数の樹脂が合流する地点近傍においてのみ、樹脂の流動速度を補正してもよい。これにより、移動解析装置の負荷を軽減することが可能になる。
【００８０】
また、上記第２実施形態では、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとの両方に基づいて、樹脂の粘度が補正される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、繊維の密度と繊維の曲りの度合いとのうちの一方のみに基づいて、樹脂の粘度を補正してもよい。
【００８１】
また、上記第２実施形態では、算出された樹脂の流動速度が収束しているか否かが判定される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、算出された樹脂の流動速度が収束しているか否かを判定しないように構成してもよい。
【００８２】
また、上記第２実施形態では、樹脂粘度補正部が、繊維解析部に含まれている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、樹脂粘度補正部が樹脂流動解析部に含まれていてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０  樹脂速度解析部
２０  繊維解析部
２１  繊維モデル化部
２２  樹脂速度取得部
２３  密度算出部
２４  曲り度合算出部
２５  樹脂速度補正部
２６  解析部
２７  樹脂粘度補正部
３０  記憶媒体
４０  プログラム
１００、３００  移動解析装置
２００  領域
２１０  樹脂
２２０  繊維
２２１  節点
２２２  ロッド要素
３１０  樹脂流動解析部
【図１】
2020082620.tif 000003
【図２】
2020082620.tif 000004
【図３】
2020082620.tif 000005
【図４】
2020082620.tif 000006
【図５】
2020082620.tif 000007
【図６】
2020082620.tif 000008
【図７】
2020082620.tif 000009
【図８】
2020082620.tif 000010
【図９】
2020082620.tif 000011
【図１０】
2020082620.tif 000012
【図１１】
2020082620.tif 000013
【図１２】
2020082620.tif 000014
【図１３】
2020082620.tif 000015
【図１４】
2020082620.tif 000016
【図１５】
2020082620.tif 000017