(57)【要約】【課題】複数の金属部材間の接触による該金属部材の材料界面における、粉の発生・移動や酸化の状態等の磨耗現象を、広い範囲の解析領域について、短時間に容易に解析することが可能な磨耗現象解析システム及び磨耗現象解析方法を提供する。【解決手段】磨耗現象解析システム１０は、材料界面をモデル化するモデル生成部２１と金属粉の挙動のシミュレートするシミュレーション部２２を備えている、また、シミュレーション部２２は、各セル７の酸化率を決定する酸化率決定部３１、各セル７の剥離判定を実行する剥離判定部３２、剥離したセル７の移動先を決定する移動先決定部３３、及び、インデント部４とプレート部５との間の接触電気抵抗を算出する接触電気抵抗算出部３４を備えている。【選択図】図４
2011039004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを使用して、複数の金属部材間の接触によって生ずる前記金属部材の表面近傍から剥離された金属粉の挙動をシミュレートすることにより、前記金属部材の材料界面における磨耗現象を解析する磨耗現象解析システムであって、
前記複数の金属部材の材料界面を含む解析領域を前記金属粉の解析単位となる大きさの複数のセルに分割して、分割した各前記セルに当該セル部分に対応する材質を割り当てるモデル生成手段と、
前記各セルの位置と割り当てられた前記材質から決定される材料特性に基づいて、前記各セルの酸化率及び剥離確率を算出し、算出した剥離確率に基づいて剥離対象と判定された前記セルに対応付けられる前記金属部材及び前記金属粉の剥離された移送後の位置を移動確率に基づいて決定し、決定した移動後と移動前に対応する位置の前記セルの前記材質を再度割り当てることにより、前記金属粉の挙動をシミュレートするシミュレート手段と、
を備え、
剥離によって発生した前記金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて磨耗現象を解析することを特徴とする磨耗現象解析システム。
【請求項２】
前記モデル生成手段は、前記複数の金属部材の材料界面を含む前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した解析領域を、前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した大きさ及び形状の複数の前記セルに分割し、分割した前記各セルの位置に対応付けて、複数の前記金属部材、複数の前記金属部材から発生した前記金属粉、及び空気のいずれかを材質として、前記セル毎に割り当てることを特徴とし、
前記シミュレート手段は、
前記各セルの位置と前記各セルに割り当てた前記材質とよって決定される材料特性を用いた酸化ルールに基づいて、前記セル毎に、前記セルの位置に対応付けられた前記金属部材及び前記金属粉の酸化率を決定する酸化率決定手段と、
複数の前記金属部材の前記セルを対象として、当該各セルの位置と当該各セルに割り当てた材質とによって決定される材料特性と剥離確率とを用いた剥離ルールに基づいて、当該セル毎に、当該セルの位置に対応付けられた前記金属部材が剥離するための条件を満たしているか否かを判定する剥離判定手段と、
前記剥離判定手段によって剥離するための条件を満たした剥離対象となる前記金属部材に対応する前記セル及び前記金属粉に対応する前記セルを対象として、当該セルの位置と前記移動確率による移動ルールを利用して、対象となる移動前の前記セルに対応付けられた剥離対象となる当該金属部材及び当該金属粉の移動後に対応する前記セルの位置を決定し、当該金属部材及び当該金属粉の移動前と移動後に対応する前記セルに前記材質を再度割り当てる移動先決定手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の磨耗現象解析システム。
【請求項３】
前記酸化ルールは、酸化率の決定対象となる対象セルに対する前記対象セルの周囲の複数の周囲セルの相対的な位置、及び当該複数の周囲セルに割り当てられた前記材質とに基づいて、前記対象セルの酸化率の増加量を算出することを特徴とする請求項２に記載の磨耗現象解析システム。
【請求項４】
前記剥離ルールは、剥離判定の対象となる判定対象セルにかかる応力、及び、前記判定対象セルと前記判定対象セルの周囲の複数の周囲セルとの結合力である剥離耐力をパラメータとしたワイブル統計の累積故障率を利用して、前記判定対象セルの剥離判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の磨耗現象解析システム。
【請求項５】
前記シミュレート手段は、前記セルに割り当てられた前記材質と前記材質に対応付けられた体積電気抵抗値とに基づいて、前記複数の金属部材間の接触電気抵抗を算出する接触電気抵抗手段を、更に備え、
発生した前記金属粉に対応付けられる前記セルの位置に基づいて当該金属粉の挙動をシミュレートし、算出された前記接触電気抵抗と当該金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて前記金属部材の材料界面における磨耗現象の１つであるフレッティング現象を解析することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の磨耗現象解析システム。
【請求項６】
コンピュータを使用して、複数の金属部材間の接触によって生ずる前記金属部材の表面近傍から剥離された金属粉の挙動をシミュレートすることにより、前記金属部材の材料界面における磨耗現象を解析する磨耗現象解析方法であって、
（ａ）前記複数の金属部材の材料界面を含む解析領域を前記金属粉の解析単位となる大きさの複数のセルに分割して、分割した各前記セルに当該セル部分に対応する材質を割り当てる工程と、
（ｂ）前記各セルの位置と割り当てられた前記材質から決定される材料特性に基づいて、前記各セルの酸化率及び剥離確率を算出し、算出した剥離確率に基づいて剥離対象と判定された前記セルに対応付けられる前記金属部材及び前記金属粉の剥離された移送後の位置を移動確率に基づいて決定し、決定した移動後と移動前に対応する位置の前記セルの前記材質を再度割り当てることにより、前記金属粉の挙動をシミュレートする工程と、
を備え、
剥離によって発生した前記金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて磨耗現象を解析することを特徴とする磨耗現象解析方法。
【請求項７】
前記工程（ａ）は、前記複数の金属部材の材料界面を含む前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した解析領域を、前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した大きさ及び形状の複数の前記セルに分割し、分割した前記各セルの位置に対応付けて、複数の前記金属部材、複数の前記金属部材から発生した前記金属粉、及び空気のいずれかを材質として、前記セル毎に割り当てることを特徴とし、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記工程（ａ）により分割された前記各セルの位置と前記各セルに割り当てた前記材質とよって決定される材料特性を用いた酸化ルールに基づいて、前記セル毎に、前記セルの位置に対応付けられた前記金属部材及び前記金属粉の酸化率を決定する工程と、
（ｂ２）複数の前記金属部材の前記セルを対象として、当該各セルの位置と当該各セルに割り当てた材質とによって決定される材料特性と剥離確率とを用いた剥離ルールに基づいて、当該セル毎に、当該セルの位置に対応付けられた前記金属部材が剥離するための条件を満たしているか否かを判定する工程と、
（ｂ３）前記工程（ｂ２）によって剥離するための条件を満たした剥離対象となる前記金属部材に対応する前記セル及び前記金属粉に対応する前記セルを対象として、当該セルの位置と前記移動確率による移動ルールを利用して、対象となる移動前の前記セルに対応付けられた剥離対象となる当該金属部材及び当該金属粉の移動後に対応する前記セルの位置を決定し、当該金属部材及び当該金属粉の移動前と移動後に対応する前記セルに前記材質を再度割り当てる工程と、
（ｂ４）前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）において得られた各種情報、並びに、予め設定した各種設定値のうちの所望の情報を出力する工程と、
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の磨耗現象解析方法。
【請求項８】
前記酸化ルールは、酸化率の決定対象となる対象セルに対する前記対象セルの周囲の複数の周囲セルの相対的な位置、及び当該複数の周囲セルに割り当てられた前記材質とに基づいて、前記対象セルの酸化率の増加量を算出することを特徴とする請求項７に記載の磨耗現象解析方法。
【請求項９】
前記剥離ルールは、剥離判定の対象となる判定対象セルにかかる応力、及び、前記判定対象セルと前記判定対象セルの周囲の複数の周囲セルとの結合力である剥離耐力をパラメータとしたワイブル統計の累積故障率を利用して、前記判定対象セルの剥離判定を行うことを特徴とする請求項７に記載の磨耗現象解析方法。
【請求項１０】
前記工程（ｂ）は、（ｃ）前記セルに割り当てられた前記材質と前記材質に対応付けられた体積電気抵抗値とに基づいて、前記複数の金属部材間の接触電気抵抗を算出する工程を、前記工程（ｂ４）の前に備え、
発生した前記金属粉に対応付けられる前記セルの位置に基づいて当該金属粉の挙動をシミュレートし、算出された前記接触電気抵抗と当該金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて前記金属部材の材料界面における磨耗現象の１つであるフレッティング現象を解析することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の磨耗現象解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磨耗現象解析システム及び磨耗現象解析方法に関する。特に、複数の金属部材間の接触による該金属部材の材料界面における磨耗現象を解析する磨耗現象解析システム及び磨耗現象解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩耗は、複数の材料が接触して相対運動する際に、表面から材料が除去されていく現象である。また、磨耗は、現象或いは主原因などに基づいて分類されており、「凝着摩耗」「アブレシブ摩耗」「疲労摩耗」などがあり、実際にはこれらが複合して発生している事が多い。
【０００３】
上述した磨耗現象は、身の回りでよく経験される現象で、特に、工業製品においては機能・性能・信頼性に深く関わっている。摩耗の発生が起因する問題としては、例えば、車のタイヤ表面の摩耗の進展（時間経過）にともないタイヤ表面の摩擦性能が劣化し、ブレーキの効きが悪くなる等の問題が挙げられる。
【０００４】
また、摩耗は、摩擦と一緒に研究される事が多く、これまでも試験や計算機による解析で磨耗現象の研究が行われている。試験的な評価としては、例えば、特許文献１に開示されているフレッティング疲労評価を対象とした発明が挙げられる。特許文献１では、試験的に整理された界面応力とフレッティング疲労の関係を用いて、条件に応じて界面応力を有限要素法で算出する事で疲労を予測している。
【０００５】
また、有限要素法を用いて多体間の接触問題として取り扱うプログラムや、剥離（粉の発生）などの問題について有限要素法で扱った解析も実施されている。
【０００６】
また、分子動力学による評価もさかんに実施されている。この評価プログラムは、表面を構成する各原子を１粒子として相互の結合を取り扱うモデルで、摩耗による原子の移動や摩擦力など詳細なデータ検証が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１０８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の場合、良い精度でフレッティング疲労を評価できるが、問題が限定され、様々な条件の変更に対応できない場合が多いという問題点があった。
【０００９】
また、有限要素法を用いて多体間の接触問題として取り扱うプログラムを利用する場合においては、表面金属の剥離（粉の発生）や粉の移動をモデル化することが、有限要素法を用いる場合複雑となってしまうという問題点もあった。また、剥離などの問題について有限要素法を用いた場合、剥離箇所が限られた条件となり、実際の材料間の接触のように接触面のいたるところで剥離が起こるような状況では莫大な計算時間がかかってしまい、そのため、剥離などの問題をある程度限定して条件で取り扱う必要があった。
【００１０】
また、分子動力学による評価についても、有限要素法を用いた場合と同様に、計算時間が膨大になるため、ある程度の領域に絞った解析モデルの構築が必要である。
【００１１】
上述したように、摩耗現象に対しては界面で起こっている現象をある程度ブラックボックス化して試験的な経験式によって評価するプログラム（例えば、特許文献１）や、界面で起こっている現象を詳細にモデル化してある程度領域を限定して評価するプログラムがあるが、それぞれに一長一短があり、摩耗条件の変化やそれに伴い界面で発生する現象を、実際に満足できる計算時間の範囲内で評価する事は困難であった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、複数の金属部材間の接触による該金属部材の材料界面における、粉の発生・移動や酸化の状態等の磨耗現象を、広い範囲の解析領域について、短時間に容易に解析することが可能な磨耗現象解析システム及び磨耗現象解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。
本発明の第１の態様にかかる磨耗現象解析システムは、コンピュータを使用して、複数の金属部材間の接触によって生ずる前記金属部材の表面近傍から剥離された金属粉の挙動をシミュレートすることにより、前記金属部材の材料界面における磨耗現象を解析する磨耗現象解析システムであって、前記複数の金属部材の材料界面を含む解析領域を前記金属粉の解析単位となる大きさの複数のセルに分割して、分割した各前記セルに当該セル部分に対応する材質を割り当てるモデル生成手段と、前記各セルの位置と割り当てられた前記材質から決定される材料特性に基づいて、前記各セルの酸化率及び剥離確率を算出し、算出した剥離確率に基づいて剥離対象と判定された前記セルに対応付けられる前記金属部材及び前記金属粉の剥離された移送後の位置を移動確率に基づいて決定し、決定した移動後と移動前に対応する位置の前記セルの前記材質を再度割り当てることにより、前記金属粉の挙動をシミュレートするシミュレート手段と、を備え、剥離によって発生した前記金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて磨耗現象を解析することを特徴とする。尚、本明細書において、金属部材及び金属粉とは、酸化率が０％〜１００％の範囲であるものを包含するものとして定義する。
【００１４】
本発明の第２の態様にかかる磨耗現象解析システムは、上記の本発明の第１の態様にかかる磨耗現象解析システムにおいて、前記モデル生成手段が、前記複数の金属部材の材料界面を含む前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した解析領域を、前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した大きさ及び形状の複数の前記セルに分割し、分割した前記各セルの位置に対応付けて、複数の前記金属部材、複数の前記金属部材から発生した前記金属粉、及び空気のいずれかを材質として、前記セル毎に割り当てることを特徴とし、前記シュミレート手段が、前記各セルの位置と前記各セルに割り当てた前記材質とよって決定される材料特性を用いた酸化ルールに基づいて、前記セル毎に、前記セルの位置に対応付けられた前記金属部材及び前記金属粉の酸化率を決定する酸化率決定手段と、複数の前記金属部材の前記セルを対象として、当該各セルの位置と当該各セルに割り当てた材質とによって決定される材料特性と剥離確率とを用いた剥離ルールに基づいて、当該セル毎に、当該セルの位置に対応付けられた前記金属部材が剥離するための条件を満たしているか否かを判定する剥離判定手段と、前記剥離判定手段によって剥離するための条件を満たした剥離対象となる前記金属部材に対応する前記セル及び前記金属粉に対応する前記セルを対象として、当該セルの位置と前記移動確率による移動ルールを利用して、対象となる移動前の前記セルに対応付けられた剥離対象となる当該金属部材及び当該金属粉の移動後に対応する前記セルの位置を決定し、当該金属部材及び当該金属粉の移動前と移動後に対応する前記セルに前記材質を再度割り当てる移動先決定手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第３の態様にかかる磨耗現象解析システムは、上記の本発明の第２の態様にかかる磨耗現象解析システムにおいて、前記酸化ルールが、酸化率の決定対象となる対象セルに対する前記対象セルの周囲の複数の周囲セルの相対的な位置、及び当該複数の周囲セルに割り当てられた前記材質とに基づいて、前記対象セルの酸化率の増加量を算出することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４の態様にかかる磨耗現象解析システムは、上記の本発明の第２の態様にかかる磨耗現象解析システムにおいて、前記剥離ルールが、剥離判定の対象となる判定対象セルにかかる応力、及び、前記判定対象セルと前記判定対象セルの周囲の複数の周囲セルとの結合力である剥離耐力をパラメータとしたワイブル統計の累積故障率を利用して、前記判定対象セルの剥離判定を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第５の態様にかかる磨耗現象解析システムは、上記の本発明の第２乃至４のいずれか１つの態様にかかる磨耗現象解析システムにおいて、前記シミュレート手段が、前記セルに割り当てられた前記材質と前記材質に対応付けられた体積電気抵抗値とに基づいて、前記複数の金属部材間の接触電気抵抗を算出する接触電気抵抗手段を、更に備え、発生した前記金属粉に対応付けられる前記セルの位置に基づいて当該金属粉の挙動をシミュレートし、算出された前記接触電気抵抗と当該金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて前記金属部材の材料界面における磨耗現象の１つであるフレッティング現象を解析することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１の態様にかかる磨耗現象解析方法は、コンピュータを使用して、複数の金属部材間の接触によって生ずる前記金属部材の表面近傍から剥離された金属粉の挙動をシミュレートすることにより、前記金属部材の材料界面における磨耗現象を解析する磨耗現象解析方法であって、（ａ）前記複数の金属部材の材料界面を含む解析領域を前記金属粉の解析単位となる大きさの複数のセルに分割して、分割した各前記セルに当該セル部分に対応する材質を割り当てる工程と、（ｂ）前記各セルの位置と割り当てられた前記材質から決定される材料特性に基づいて、前記各セルの酸化率及び剥離確率を算出し、算出した剥離確率に基づいて剥離対象と判定された前記セルに対応付けられる前記金属部材及び前記金属粉の剥離された移送後の位置を移動確率に基づいて決定し、決定した移動後と移動前に対応する位置の前記セルの前記材質を再度割り当てることにより、前記金属粉の挙動をシミュレートする工程と、を備え、剥離によって発生した前記金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて磨耗現象を解析することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の態様にかかる磨耗現象解析方法は、上記の本発明の第１の態様にかかる磨耗現象解析方法において、前記工程（ａ）が、前記複数の金属部材の材料界面を含む前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した解析領域を、前記複数の金属部材の特徴に基づいて予め設定した大きさ及び形状の複数の前記セルに分割し、分割した前記各セルの位置に対応付けて、複数の前記金属部材、複数の前記金属部材から発生した前記金属粉、及び空気のいずれかを材質として、前記セル毎に割り当てることを特徴とし、前記工程（ｂ）が、（ｂ１）前記工程（ａ）により分割された前記各セルの位置と前記各セルに割り当てた前記材質とよって決定される材料特性を用いた酸化ルールに基づいて、前記セル毎に、前記セルの位置に対応付けられた前記金属部材及び前記金属粉の酸化率を決定する工程と、（ｂ２）複数の前記金属部材の前記セルを対象として、当該各セルの位置と当該各セルに割り当てた材質とによって決定される材料特性と剥離確率とを用いた剥離ルールに基づいて、当該セル毎に、当該セルの位置に対応付けられた前記金属部材が剥離するための条件を満たしているか否かを判定する工程と、（ｂ３）前記工程（ｂ２）によって剥離するための条件を満たした剥離対象となる前記金属部材に対応する前記セル及び前記金属粉に対応する前記セルを対象として、当該セルの位置と前記移動確率による移動ルールを利用して、対象となる移動前の前記セルに対応付けられた剥離対象となる当該金属部材及び当該金属粉の移動後に対応する前記セルの位置を決定し、当該金属部材及び当該金属粉の移動前と移動後に対応する前記セルに前記材質を再度割り当てる工程と、（ｂ４）前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）において得られた各種情報、並びに、予め設定した各種設定値のうちの所望の情報を出力する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の態様にかかる磨耗現象解析方法は、上記の本発明の第２の態様にかかる磨耗現象解析方法において、前記酸化ルールが、酸化率の決定対象となる対象セルに対する前記対象セルの周囲の複数の周囲セルの相対的な位置、及び当該複数の周囲セルに割り当てられた前記材質とに基づいて、前記対象セルの酸化率の増加量を算出することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第４の態様にかかる磨耗現象解析方法は、上記の本発明の第２の態様にかかる磨耗現象解析方法において、前記剥離ルールが、剥離判定の対象となる判定対象セルにかかる応力、及び、前記判定対象セルと前記判定対象セルの周囲の複数の周囲セルとの結合力である剥離耐力をパラメータとしたワイブル統計の累積故障率を利用して、前記判定対象セルの剥離判定を行うことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第５の態様にかかる磨耗現象解析方法は、上記の本発明の第２乃至４のいずれか１つの態様にかかる磨耗現象解析方法において、前記工程（ｂ）が、（ｃ）前記セルに割り当てられた前記材質と前記材質に対応付けられた体積電気抵抗値とに基づいて、前記複数の金属部材間の接触電気抵抗を算出する工程を、前記工程（ｂ１）の前に備え、発生した前記金属粉に対応付けられる前記セルの位置に基づいて当該金属粉の挙動をシミュレートし、算出された前記接触電気抵抗と当該金属粉の挙動と当該金属粉の酸化率とに基づいて前記金属部材の材料界面における磨耗現象の１つであるフレッティング現象を解析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、複数の金属部材間の接触による該金属部材の材料界面における、粉の発生・移動や酸化の状態等の磨耗現象を、広い範囲の解析領域について、短時間に容易に解析することができる。また、様々な設計条件の下における、磨耗現象の時間履歴を、実際の部材を使用して実験することなく、高精度に評価することができる。また、他の要因により金属部材の材質の変更や部品等の構成の変更を実施しなければならないような場合に、磨耗現象による問題（例えば、フレッティング現象による問題）の発生や影響を、実際の製品を製造する前に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】コネクタ接続端子１の概略断面図であり、図１（ａ）は、全体概略断面図を、図１（ｂ）は、メス端子２とオス端子３の解析領域部６の拡大概略断面図を示している。
【図２】インデント部の形状が異なる解析領域部６の拡大概略断面図を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システムを実行させるコンピュータの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システムにおけるシステム構成の一例を示す図である。
【図５】析領域部６を複数のセル７に分割した状態を示した図の一例である。
【図６】対象セル７ａと周囲セル７ｂの位置関係を示す図である。
【図７】周囲セル７ｂと対象セル７ａとの位置関係と、周囲セル７ｂの状態とにより設定される酸化確率を示す図である。
【図８】応力σの層単位の算出方法を説明するための図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムの処理手順を示すフローチャート図の一例である。
【図１０】剥離判定処理手順を示すフローチャート図の一例である。
【図１１】実施例１における摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果と実験結果を示した図である。
【図１２】実施例１における摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果のみを示した図である。
【図１３】図１２の(状態Ａ)、(状態Ｂ)及び(状態Ｃ)のときの解析領域部６における材料界面の状態を示した図である。
【図１４】実施例２における摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果を示した図である。
【図１５】実施例３における摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なもので置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００２６】
本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システムは、複数の金属部材間の接触による該金属部材の材料界面における（例えば、コネクタ接続端子の表面等における）、金属粉の発生、金属部材や金属粉の酸化の状態等をシミュレートすることにより、磨耗現象を解析（評価）するシステムであり、コンピュータを使用したシステムである。
【００２７】
例えば、コネクタ接続端子は、図１に示すように、コネクタ接続端子１のメス端子２にオス端子３を差し込んだとき、メス端子２のインデント部４とオス端子３のプレート部５とが接触し電気接続が得られる構成になっている。図１は、コネクタ接続端子１の概略断面図であり、図１（ａ）は、全体概略断面図を、図１（ｂ）は、メス端子２とオス端子３の解析領域部６の拡大概略断面図を示している。
【００２８】
尚、解析領域部６は、断面が曲率を有する半円状のインデント部４と断面が平面状のプレート部５とが直接接触する部分を含む所定の領域のことであり、コネクタ接続端子１の構成（例えば、使用されている材質や形状等）により設定される磨耗現象の解析対象となる領域である。また、インデント部４は導電性基体４ａとメッキ層４ｂとから構成され、プレート部５は導電性基体５ａとメッキ層５ｂとから構成されている。尚、解析領域部６は、図１(ｂ)に示すような、断面が半球状のインデント部４に限定されるものではなく、図２(ａ)に示すような、断面が上部に広がる台形状のインデント部４’であっても、図２(ｂ)に示すような、断面が下に凸の三角形状のインデント部４”であっても良い。以下、図１（ａ）及び（ｂ）に示したコネクタ接続端子１を例に挙げて、本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システムを説明する。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システムを実行させるコンピュータ１００の概略構成を示す図である。図３に示すように、コンピュータ１００は、ＣＰＵ（中央処理装置）１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、各種出力装置１０４等を備えている。
【００３０】
ＣＰＵ１０１は、コンピュータ１００で実行させる磨耗現象解析システムを実現するためのソフトウェア（ファームウェアを含む）およびデータを記憶しているＲＯＭ１０２から、必要な情報を読み出し、実行することにより、磨耗現象解析システムを実現する。また、ＲＡＭ１０３は、コンピュータ１００で実行させる磨耗現象解析システムを実現するために必要なデータの記憶装置として機能する。また、各種出力装置１０４は、例えば、表示装置、印刷装置、外部記憶装置等であり、ＣＰＵ１０１から命令された出力情報を命令に従って出力する。
【００３１】
次に、本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システムにおけるシステム構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システムにおけるシステム構成の一例を示す図である。
【００３２】
図４に示すように、磨耗現象解析システム１０は、モデル生成部２１、シミュレーション部２２、構成条件・設定条件記憶部２７、及び解析データ記憶部２８を備え、更に、シミュレーション部２２は、酸化率決定部３１、剥離判定部３２、移動先決定部３３、接触電気抵抗算出部３４、及び出力部３５を備えている。磨耗現象解析システム１０は、ＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０２に記憶されているモデル生成部２１、シミュレーション部２２の各機能（酸化率決定部３１、剥離判定部３２、移動先決定部３３、接触電気抵抗算出部３４、及び出力部３５の機能）に対応するソフトウェアと、ＲＯＭ１０２に記憶されている構成条件・設定条件記憶部２７に対応するデータを読み出して、解析を実行し、得られた解析結果の各種データをＲＡＭ１０３の解析データ記憶部２８に格納すると共に、所望の情報を各種出力装置１０４に出力させることにより、磨耗現象解析システムを実現する。
【００３３】
モデル生成部２１は、解析領域部６を複数のセル７に分割する。図５は、解析領域部６を複数のセル７に分割した状態を示した図の一例である。セル７の形状は、図５に示すような四角形であっても、三角形であっても、六角形であっても良い。また、解析領域部６における磨耗現象の解析（評価）は、解析領域部６を図５に示すような２次元のセル（例えば、四角形）に分割して２次元平面で解析することも、解析領域部６を３次元のセル（例えば、立方体）に分割して３次元空間で解析することもできる。以下、解析領域部６における磨耗現象の解析（評価）は、図５に示すような２次元平面での解析で説明する。また、セル７の形状は四角形として説明する。
【００３４】
また、セル７の大きさは、構成条件・設定条件記憶部２７に記憶されているコネクタ接続端子１の構成、並びに、解析時間と解析精度に基づいて、発生した金属粉のサイズの最小単位が、セル７の大きさとなるように設定する。
【００３５】
また、モデル生成部２１は、分割した各セル７に材質を割り当てる。割り当てる材質の種類は、各セル７の位置に対応付けられるインデント部４を構成する導電性基体４ａの材質とメッキ層４ｂの材質、プレート部５を構成する導電性基体５ａの材質とメッキ層５ｂの材質、並びに、空気である。
【００３６】
尚、図１（ｂ）では、インデント部４の導電性基体４ａとメッキ層４ｂ、並びに、プレート部５の導電性基体５ａとメッキ層５ｂは、それぞれ１層から構成されているが、複数層によって構成されている場合であっても良く、複数層によって構成されている場合は各セル７の位置に対応付けられる層の材質を、各セル７に割り当てるようにする。また、初期状態の酸化率も設定し、各セル７に割り当てる。尚、初期状態の酸化率は、通常、製品が製造され使用される前に多少酸化してしまうことを考慮するためである。
【００３７】
また、モデル生成部２１は、生成したセル７の分割情報、各セル７に割り当てられた材質及び酸化率を解析データ記憶部２８に格納する。
【００３８】
次に、図４に示す磨耗現象解析システム１０のシミュレーション部２２を説明する。シミュレーション部２２は、酸化率決定部３１、剥離判定部３２、移動先決定部３３、接触電気抵抗算出部３４、及び出力部３５を備え、モデル生成部２１によって分割された各セル７の位置と割り当てられた材質から決定される材料特性に基づいて、各セル７の酸化率及び剥離確率を算出し、算出した剥離確率に基づいて剥離対象と判定されたセル７の剥離された移送後の位置を移動確率に基づいて決定し、決定した移動後の位置と移動前の位置のセル７の材質を再度割り当てることにより、金属粉の挙動をシミュレートする。
【００３９】
酸化率決定部３１は、モデル生成部２１によって分割された各セル７における酸化の進展状態を表す酸化率を算出する。
【００４０】
酸化率は、０から１の間の値をとり、０は全く酸化していない状態を、１は完全に酸化している状態を示す値である。図６に示すように、酸化率の算出対象となるセル７を対象セル７ａとしたとき、対象セル７ａを囲む複数個の周囲セル７ｂ（図６では周囲セル７ｂは８個である）の状態構成により、対象セル７ａの酸化率は、材料特性を利用した酸化ルールに基づいて算出される。
【００４１】
酸化ルールは、周囲セル７ｂの材質が空気である場合に酸化率が大きくなり、金属である場合に酸化率が小さくなり、周囲セル７ｂが金属粉である場合も酸化率が大きくようなルールである。酸化ルールとして、下記の関係式（１）を利用して、１摺動サイクル内における対象セル７ａの酸化率の増加量ΔＰを算出し、酸化率を決定する。ここで、φは補正係数であり、Ｐ（ｉ）は、例えば、図７に示すような、周囲セル７ｂと対象セル７ａとの位置関係と、周囲セル７ｂの状態とにより設定される酸化確率である。
【００４２】
【数１】
2011039004.tif 000003
尚、図７に示す、酸化セルとは酸化率が所定の酸化率値以上である金属部材（インデント部４またはプレート部５）に相当するセル７であり、金属セルとは酸化率が所定の酸化率値未満である金属部材に相当するセル７であり、空気セルとは空気に相当するセル７であり、酸化粉セルとは酸化率が所定の酸化率値以上である金属部材の表面から剥離した金属粉に相当するセル７であり、金属粉セルとは酸化率が所定の酸化率値未満である金属部材の表面から剥離した金属粉に相当するセル７である。
【００４３】
また、酸化率決定部３１は、算出した酸化率を各セル７に対応付けて解析データ記憶部２８に格納する。
【００４４】
次に、図４に示す磨耗現象解析システム１０の剥離判定部３２を説明する。剥離判定部３２は、１摺動サイクル内にインデント部４またはプレート部５の表面近傍のセル７（金属セルまたは酸化セル）に対応する金属部材もしくは金属粉がインデント部４またはプレート部５から剥離するか否かを、剥離ルールに基づいて判定する。即ち、金属粉セルまたは酸化粉セルが生成されるか否かを判定する。インデント部４とプレート部５との直接の接触によって、インデント部４とプレート部５のそれぞれに応力σがかかる。この応力σが剥離耐力κ（対象セル７ａと周囲セル７ｂとの間の結合力）を上回る場合に、セル７に対応する金属部材もしくは金属粉のインデント部４またはプレート部５からの剥離が発生する。従って、対象セル７ａにかかる応力σ及び剥離耐力κを算出して、対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉がインデント部４またはプレート部５から剥離するか否かを、材料特性を利用した剥離ルールに基づいて判定する。
【００４５】
剥離ルールに基づいて（例えば、同一層に含まれるセル７は全て同一の応力とする層単位の算出方法を利用する）、各セル７にかかる応力σを算出する。図８に示すように、同一層（例えば、第１層乃至第ｍ層）は、インデント部４に直接接触するプレート部５の表面のセル７で、かつ、縦方向の同一段に属するセル７の集合をプレート部５側の第１層８ａとし、第１層８ａに隣接するセル７の集合をプレート部５側の第２層８ｂとし、第２層８ｂに隣接するセル７の集合をプレート部５側の第３層８ｃとして、解析領域部６の境界である第ｍ層までを順次設定する。また、インデント部４側もプレート部５側と同様に設定する。
【００４６】
層単位の算出方法において第ｉ層（ｉ＝１〜ｍ）に属するセル７にかかる応力σは、下記の関係式（２）を利用して算出される。ここで、Ｆは接触力であり、Ｓｉは、第ｉ層の面積である。ここで、第ｉ層の面積とは、第（ｉ−１）層に接する第ｉ層の面積である。また、第１層の面積は、インデント部４とプレート部５とが接触する接触面の面積である。
【００４７】
【数２】
2011039004.tif 000004
上記の関係式（２）は、インデント部４またはプレート部５の表面に近いセル７ほど大きい応力がかかる関係式となっていることを示している。また、１摺動サイクル毎に、インデント部４とプレート部５とが接触する接触面が変化することから、１摺動サイクル毎にセル７にかかる応力σが変化することを示している。
【００４８】
尚、セル７にかかる応力σは、解析時間を短縮させるため、上述したような層単位で応力σを算出しているが、高精度な解析を行うためにセル単位で応力σを算出しても良い。
【００４９】
また、対象セル７ａの剥離耐力κは、剥離ルールに基づいて、下記の関係式（３）を利用して算出する。ここで、κｉは、周囲セル７ｂの材質に対応付けられた結合力である。
【００５０】
【数３】
2011039004.tif 000005
尚、周囲セル７ｂが空気セルの場合はκｉ＝０であり、周囲セル７ｂがインデント部４またはプレート部５である場合の結合力κｉは、該周囲セル７ｂに対応する材質のせん断強さκａと、結合力に関係する隣接するセル７の個数が８個であることとを利用して、下記の関係式（４）で表される。
【００５１】
【数４】
2011039004.tif 000006
上記の関係式（３）は、インデント部４またはプレート部５の表面のセル７の結合力は小さく、インデント部４またはプレート部５の内部の結合力は大きくなることを示している。
【００５２】
判定対象となる対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉の剥離判定は、剥離した金属粉をセル７として扱うとき、実際の金属粉に比べてセル７のサイズが大きいために、実際にはセル７の大きさの何割かに相当する領域が剥離しているにもかかわらず、セル単位としては剥離しない状況が起こってしまうという問題を解決するため、剥離ルールに基づいて、算出した応力σと剥離耐力κをパラメータとする下記の関係式(５)に示すワイブル統計の累積故障率Ｙを利用して判定する。ここで、ｎは剥離確率のあいまいさを示す係数である。
【００５３】
【数５】
2011039004.tif 000007
累積故障率Ｙは０から１の間の値であり、累積故障率Ｙが大きいほど、剥離する可能性が大きくなり、所定の閾値以上となったとき、対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉がインデント部４またはプレート部５から剥離したと判定する。
【００５４】
また、剥離判定部３２は、判定した剥離判定結果を各セル７に対応付けて解析データ記憶部２８に格納する。
【００５５】
次に、図４に示す磨耗現象解析システム１０の移動先決定部３３を説明する。移動先決定部３３は、剥離判定部３２によって剥離するための条件を満たした（剥離すると判定された）剥離対象となる対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉が剥離された後に移動した位置（移動後の位置）を、移動ルールに基づいて決定する。
【００５６】
移動ルールは、例えば、対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉が移動可能な範囲は、摺動によって引きずられる状況を想定し、構成条件・設定条件記憶部２７に記憶されている摺動距離の範囲内の空気セルとし、かつ、移動先の空気セルはインデント部４またはプレート部５の表面に接する空気セルとする。また、移動先となる範囲の各空気セルに対する対象セル７ａからの移動確率は、一律ではなく、移動前の位置から移動先までの距離が大きくなるに従って移動確率が小さくなるような移動確率分布とする。設定されたこの移動確率分布に基づいて、対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉が移動する移動先のセル７、即ち、移動後の位置を決定する。
【００５７】
また、移動先決定部３３は、決定した移動後の位置のセル７(移動前は空気セル)に、移動前の対象セル７ａの材質、酸化率等の情報を割り当てると共に、移動前の対象セル７ａに空気セルの材質を割り当て、解析データ記憶部２８に格納する。
【００５８】
次に、図４に示す磨耗現象解析システム１０の接触電気抵抗算出部３４を説明する。接触電気抵抗算出部３４は、構成条件・設定条件記憶部２７に記憶されている、材質に対応付けられた体積電気抵抗値と各セル７に割り当てられた材質を利用して、電気抵抗ルールに基づいて、インデント部４とプレート部５との間の接触電気抵抗を算出し、算出した接触電気抵抗を解析データ記憶部２８に格納する。
【００５９】
電気抵抗ルールは、例えば、セル６を抵抗（集中定数）として、上下左右に隣接する各セル７を結んだ集中定数等価回路として、インデント部４とプレート部５との間の接触電気抵抗を算出する。
【００６０】
次に、図４に示す磨耗現象解析システム１０の出力部３５を説明する。出力部３５は、上述した磨耗現象解析システム１０のモデル生成部２１、酸化率決定部３１、剥離判定部３２、移動先決定部３３、及び接触電気抵抗算出部３４によって算出・決定された情報を、解析データ記憶部２８から取得して、所定のフォーマットに基づいた出力データを生成して、出力装置（例えば、表示装置、印刷装置、記憶装置等）に出力する。
【００６１】
上述した本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システム１０により、インデント部４とプレート部５との間の接触によるインデント部４とプレート部５の材料界面における、金属粉の発生・移動や酸化の状態等の磨耗現象を、解析領域部６について、短時間に容易に解析することができる。また、様々な設計条件の下における、磨耗現象の時間履歴を、実際のコネクタ接続端子１を使用して実験することなく、高精度に評価することができる。また、他の要因によりインデント部４とプレート部５の材質の変更や部品等の構成の変更を実施しなければならないような場合に、磨耗現象による問題（例えば、フレッティング現象による問題）の発生や影響を、実際の製品を製造する前に評価することができる。
【００６２】
次に、本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析方法について説明する。
【００６３】
図９は、本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムの処理手順を示すフローチャート図の一例である。図９に示すように、磨耗現象の解析処理は、まず、解析領域部６を複数のセル７に分割し、分割した各セル７に材質を割り当てて、材料界面のモデル化を行う（Ｓ１０１）。尚、各セル７に割り当てる材質の種類は、各セル７の位置に対応付けられるインデント部４を構成する導電性基体４ａの材質とメッキ層４ｂの材質、プレート部５を構成する導電性基体５ａの材質とメッキ層５ｂの材質、並びに、空気である。
【００６４】
次に、各セル７における酸化の進展状態を表す酸化率を、酸化ルールに基づいて決定（算出）する（Ｓ１０２）。酸化率は、０から１の間の値をとり、０は全く酸化していない状態を、１は完全に酸化している状態を示す値である。図６に示すように、酸化率の算出対象となるセル７を対象セル７ａとしたとき、対象セル７ａを囲む複数個の周囲セル７ｂ（図６では周囲セル７ｂは８個である）の状態構成により、対象セル７ａの酸化率は、材料特性を利用した酸化ルールに基づいて算出される。ここでは、酸化ルールとして、上記の関係式（１）を利用して、１摺動サイクル内における対象セル７ａの酸化率の増加量ΔＰを算出し、酸化率を決定する。
【００６５】
次に、１摺動サイクル内にインデント部４またはプレート部５の表面近傍のセル７（金属セルまたは酸化セル）に対応する金属部材もしくは金属粉がインデント部４またはプレート部５から剥離するか否かを、剥離ルールに基づいて判定する（Ｓ１０３）。応力σが剥離耐力κ（対象セル７ａと周囲セル７ｂとの間の結合力）を上回る場合に、セル７に対応する金属部材もしくは金属粉のインデント部４またはプレート部５から剥離が発生する。従って、対象セル７ａにかかる応力σ及び剥離耐力κを算出して、対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉がインデント部４またはプレート部５から剥離するか否かを、材料特性を利用した剥離ルールに基づいて判定する。尚、詳細な判定方法は後述の図１０において説明する。
【００６６】
次に、ステップＳ１０３によって剥離するための条件を満たした（剥離すると判定された）剥離対象となる対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉が剥離され後に移動した位置（移動後の位置）を、移動ルールに基づいて決定する（Ｓ１０４）。
【００６７】
移動ルールは、例えば、対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉が移動可能な範囲は、摺動によって引きずられる状況を想定し、摺動距離の範囲内の空気セルとし、かつ、移動先の空気セルはインデント部４またはプレート部５の表面に接する空気セルとする。また、移動先となる範囲の各空気セルに対する対象セル７ａからの移動確率は、一律ではなく、移動前の位置から移動先までの距離が大きくなるに従って移動確率が小さくなるような移動確率分布とする。設定されたこの移動確率分布に基づいて、対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉が移動する移動先のセル７、即ち、移動後の位置を決定する。また、決定した移動後の位置のセル７(移動前は空気セル)に、移動前の対象セル７ａの材質、酸化率等の情報を割り当てると共に、対象セル７ａに空気セルの材質を割り当てる。
【００６８】
次に、材質に対応付けられた体積電気抵抗値と各セル７に割り当てられた材質を利用して、電気抵抗ルールに基づいて、インデント部４とプレート部５との間の接触電気抵抗を算出する（Ｓ１０５）。電気抵抗ルールは、例えば、セル６を抵抗（集中定数）として、上下左右に隣接する各セル７を結んだ集中定数等価回路として、インデント部４とプレート部５との間の接触電気抵抗を算出する。
【００６９】
次に、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０５の各ステップにおいて算出・決定された情報を出力装置（例えば、表示装置、印刷装置、記憶装置等）に出力する（Ｓ１０６）。
【００７０】
最後に、所定の摺動回数（計算サイクルの回数）だけ摺動させたか否かを判定し（Ｓ１０７）、所定の摺動回数に達するまでステップＳ１０２乃至Ｓ１０６を繰り返し、解析処理を終了する。尚、図９においては、ステップＳ１０７の判定処理をステップＳ１０６の次に実行しているが、ステップＳ１０７の判定処理をステップＳ１０４とステップＳ１０５との間において、解析処理の終了を判定するようにしても良い。
【００７１】
次に、上述したステップＳ１０３の剥離判定の処理手順の詳細を説明する。図１０は、剥離判定処理手順を示すフローチャート図の一例である。図１０に示すように、まず、剥離ルールに基づいて、対象セル７ａにかかる応力σを算出する（Ｓ２０１）。ここでは、例えば、同一層に含まれるセル７は全て同一の応力とする層単位の算出方法を利用して、即ち、上述した第ｉ層（ｉ＝１〜ｍ）に属するセル７にかかる応力σである上記の関係式(２)を利用して、対象セル７ａにかかる応力σを算出する。
【００７２】
次に、対象セル７ａの剥離耐力κ（対象セル７ａと周囲セル７ｂとの間の結合力）を、剥離ルールに基づいて、上記の関係式（３）を利用して算出する（Ｓ２０２）。
【００７３】
次に、判定対象となる対象セル７ａに対応する金属部材もしくは金属粉の剥離判定を、剥離ルールに基づいて、算出した応力σと剥離耐力κをパラメータとする上記の関係式(５)に示すワイブル統計の累積故障率Ｙを利用して判定する（Ｓ２０３）。
【００７４】
最後に、解析領域部６の全てのセル７に対応する金属部材もしくは金属粉について剥離判定を行ったか否かを判定し（Ｓ２０４）、解析領域部６の全てのセル７に対応する金属部材もしくは金属粉について剥離判定を行うまでステップＳ２０１乃至Ｓ２０３を繰り返し、剥離判定処理を終了する。
【００７５】
上述した本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析方法により、インデント部４とプレート部５との間の接触によるインデント部４とプレート部５の材料界面における、金属粉の発生・移動や酸化の状態等の磨耗現象を、解析領域部６について、短時間に容易に解析することができる。また、様々な設計条件の下における、磨耗現象の時間履歴を、実際のコネクタ接続端子１を使用して実験することなく、高精度に評価することができる。また、他の要因によりインデント部４とプレート部５の材質の変更や部品等の構成の変更を実施しなければならないような場合に、磨耗現象による問題（例えば、フレッティング現象による問題）の発生や影響を、実際の製品を製造する前に評価することができる。
【００７６】
次に、本発明の好適な実施例について説明する。
（実施例１）
本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システム１０を利用して、図１（ａ）及び（ｂ）に示したコネクタ接続端子１におけるフレッティング現象について、接触電気抵抗の時間履歴を解析した。実施例１では、解析に使用したネクタ接続端子１において、インデント部４の導電性基体４ａ及びプレート部５の導電性基体５ａの材質は共に銅とし、インデント部４のメッキ層４ｂ及びプレート部５のメッキ層５ｂの材質は共に錫とした。また、インデント部４のメッキ層４ｂ及びプレート部５のメッキ層５ｂの厚さは共に０．５μｍとした。また、インデント部４の断面の形状は、直径が１ｍｍの半円形状とした。また、酸化した錫の分子構造は、実際にはＳｎＯ２とＳｎＯの混合と考えられるが、本実施例ではＳｎＯ２が１００％であるとして計算した。また、各セル７のサイズは１辺が５０ｎｍの正方形とした。また、接触力Ｆを３Ｎとし、摺動距離を３０μｍとした。
【００７７】
上述した条件で、摺動回数（計算回数）に伴う接触電気抵抗を算出した。図１１は、摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果と実験結果を示した図である。ここで、縦軸は接触電気抵抗を示し、横軸は摺動回数（計算回数）を示す。また、実験結果は、実際に上述した条件に近いコネクタ接続端子１を摺動させたときの接触電気抵抗を測定した結果である。
【００７８】
図１１に示すように、濃い実線で示す解析結果と、薄い実線で示す実験結果とを比較すると、摺動回数に伴う接触電気抵抗の変化が、概ね同じ傾向となった。即ち、解析結果及び実験結果共に、摺動回数が小さいとき接触電気抵抗が小さく、摺動回数が増えるのに伴い接触電気抵抗が大きくなり最大値をとり、その後、摺動回数が増えるのに伴い接触電気抵抗は小さくなるという結果となった。この結果、本発明の一実施形態にかかる磨耗現象解析システム１０が、コネクタ接続端子１におけるフレッティング現象について、精度良く、短時間に解析できることがわかった。
【００７９】
また、上述したコネクタ接続端子１におけるフレッティング現象について解析した結果、以下のことがわかった。図１２は、図１１における摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果のみを示した図である。上述したように、摺動回数が小さいとき（状態Ａ）は、接触電気抵抗は低く、摺動回数が増えるのに伴い接触電気抵抗が大きくなり、(状態Ｂ)のときに最大値をなり、その後、摺動回数が増えるのに伴い(状態Ｃ)、接触電気抵抗は小さくなる。図１３は、(状態Ａ)、(状態Ｂ)及び(状態Ｃ)のときの解析領域部６における材料界面の状態を示した図である。
【００８０】
図１２及び図１３に示すように、(状態Ａ)のときは、解析領域部６の材料界面において、酸化の進んでいない金属粉が発生している状態になっているため、発生した金属粉が接触電気抵抗に対しては大きな影響を及ぼさず、接触電気抵抗は低い状態となっていた。(状態Ｂ)のときは、解析領域部６の材料界面において、酸化の進んだ金属粉(酸化粉)が発生している状態になっているため、発生した酸化粉が接触電気抵抗に対しては大きな影響を及ぼし、接触電気抵抗を上昇させていた。(状態Ｃ)のときは、解析領域部６の材料界面において、金属粉または酸化粉が摺動により解析領域部６以外の場所に移動し、更に、金属粉または酸化粉の供給源であるメッキ層（メッキ層４ｂ及びメッキ層５ｂ）自体がなくなり、比抵抗の大きい酸化粉がほとんどない状態になってしまったため、接触電気抵抗を下降させた。
【００８１】
（実施例２）
実施例２では、メッキ層（メッキ層４ｂ及びメッキ層５ｂ）の厚さを薄く（０．２５μｍ）した条件以外、実施例１と同様の条件で、摺動回数（計算回数）に伴う接触電気抵抗を算出した。図１４は、摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果のみを示した図である。
【００８２】
図１４に示すように、実施例１（図１２参照）に比較して実施例２の場合は、摺動回数が増加しても接触電気抵抗の上昇が小さく抑えられている。この結果より、金属粉または酸化粉の供給源であるメッキ層（メッキ層４ｂ及びメッキ層５ｂ）の厚みが薄いため、実施例１の(状態Ｃ)に相当する状態に早期に移ったことがわかった。
【００８３】
（実施例３）
実施例３では、メッキ層（メッキ層４ｂ及びメッキ層５ｂ）の材質を剥がれ難い材質（ＣｕＳｎ）にした条件以外、実施例１と同様の条件で、摺動回数（計算回数）に伴う接触電気抵抗を算出した。図１５は、摺動回数に伴う接触電気抵抗の算出結果のみを示した図である。
【００８４】
図１５に示すように、実施例１（図１２参照）に比較して実施例３の場合は、摺動回数が増加しても接触電気抵抗の上昇が小さく抑えられている。この結果より、金属粉または酸化粉の供給源であるメッキ層（メッキ層４ｂ及びメッキ層５ｂ）自体が剥がれ難い材質であることから、金属粉または酸化粉の発生が抑えられ、更に、発生している金属粉または酸化粉が摺動により解析領域部６以外の場所に移動したため、大量の金属粉または酸化粉が材料界面に堆積せずに、接触電気抵抗を上昇しないことがわかった。
【符号の説明】
【００８５】
１  ：  コネクタ接続端子
２  ：  メス端子
３  ：  オス端子
４、４’、４”  ：  インデント部
５  ：  プレート部
４ａ、５ａ  ：  導電性基体
４ｂ、５ｂ  ：  メッキ層
６  ：  解析領域部
７  ：  セル
７ａ  ：  対象セル
７ｂ  ：  周囲セル
１０  ：  磨耗現象解析システム
２１  ：  モデル生成部
２２  ：  シミュレーション部
３１  ：  酸化率決定部
３２  ：  剥離判定部
３３  ：  移動先決定部
３４  ：  接触電気抵抗算出部
３５  ：  出力部
２７  ：  構成条件・設定条件記憶部
２８  ：  解析データ記憶部
【図１】
2011039004.tif 000008
【図２】
2011039004.tif 000009
【図３】
2011039004.tif 000010
【図４】
2011039004.tif 000011
【図５】
2011039004.tif 000012
【図６】
2011039004.tif 000013
【図７】
2011039004.tif 000014
【図８】
2011039004.tif 000015
【図９】
2011039004.tif 000016
【図１０】
2011039004.tif 000017
【図１１】
2011039004.tif 000018
【図１２】
2011039004.tif 000019
【図１３】
2011039004.tif 000020
【図１４】
2011039004.tif 000021
【図１５】
2011039004.tif 000022