(57)【要約】【課題】樹脂製品の衝撃シミュレーションの実施に際し必要とされる樹脂材料が破壊する歪みの値を、実製品の歪み速度に合わせた引張試験を行わなくても算出できること、２〜３回の少ない衝撃シミュレーションだけで破壊に至る実験条件の予想を算出できること。【解決手段】数種類の引張速度を変えた引張試験結果より、歪み速度と破壊歪みの関係方程式１を求め、その方程式１に任意の歪み速度を代入して破壊歪みを予測し、また数種類の実験条件を変えた製品の衝撃シミュレーション結果より得た最大歪み個所の歪み速度を方程式１に代入して得られる破壊歪みとその時の実験条件の関係方程式２を求め、また衝撃シミュレーション結果より得た最大歪みと実験条件の関係方程式３を求め、方程式２と方程式３の交差する点が破壊発生条件と破壊歪みであると判断することを特徴とする。【選択図】選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製品の衝撃による破壊を予測するＣＡＥシミュレーションを行う際に、第一に、その樹脂製品に成形される材料である樹脂組成物からなる試験片を用いて引張試験を行い、歪み速度を３種類以上の速度で測定して複数の応力−歪み曲線を得、第二に、該応力−歪み曲線から得られた各歪み速度における破壊歪みの値と歪み速度との関係を近似計算により求めて方程式（１）とし、一方で、該樹脂製品にある初期条件の衝撃を与えた場合に発生する最大歪みεｍａｘとその最大歪みが発生する箇所における最大歪み速度ＶｍａｘをＣＡＥシミュレーションにて計算し、該最大歪み速度Ｖｍａｘを方程式（１）の歪み速度の値として代入して算出される破壊歪みεｃａｌｃ．を求め、該破壊歪みεｃａｌｃ．とシミュレーションにより求めた最大歪みεｍａｘを比較し、破壊歪みεｃａｌｃ．より最大歪みεｍａｘが大きかった場合、その製品は破壊すると判定する衝撃シミュレーションの破壊の有無判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂製品の衝撃による破壊を予測するＣＡＥシミュレーションを行うに際し、２水準以上８水準以下の実験条件を変えて計算した結果、最大歪み発生箇所の歪み速度Ｖｍａｘを請求項１の方程式（１）に代入して算出される破壊歪みと実験条件との関係を近似計算により方程式（２）とし、また最大歪みと実験条件との関係を近似計算により方程式（３）とし、方程式（２）と方程式（３）の交点を破壊が発生する実験条件であると判定する衝撃シミュレーションの破壊実験条件判断方法。
【請求項３】
請求項２に記載の衝撃シミュレーションの破壊実験条件判断方法において、３水準以上の実験条件を変えることを特徴とする衝撃シミュレーションの破壊実験条件判断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業上広く応用範囲のあるＣＡＥによる衝撃シミュレーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂は粘弾性体であり、早く変形すればするほど硬くなるという性質を持つ。樹脂はこの性質を持っているために、シミュレーションの際に、変形の際の歪み速度がわからないと正確な破壊歪みが予想できない。特許文献１，２によると、破壊する落下高さ等の実験条件を正確に予測するには、実験条件を与えて計算し、その時の最大歪みが発生する個所の歪み速度で、材料の破壊歪みを測定し、そのデータより破壊の有無を判断し、破壊しない様なら実験条件を変えて、一連の解析、実験をやり直し、また実験条件を変更するといったことを何回も何十回もしなくてはならない。このような従来の方法では予測に膨大な時間と手間がかかるため、事実上実施不可能に近い。
【特許文献１】特開平０２−２２８５６６号公報
【特許文献２】特開平０２−２９６１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の第一の目的は、樹脂製品の衝撃シミュレーションを実施するに際し必要とされる樹脂材料が破壊する歪みの値を、実際の製品の歪み速度に合わせた引張試験を行わなくても算出できることであり、更に第二の目的は、２回から３回の少ない衝撃シミュレーションをするだけで、破壊に至る実験条件の予想を容易に算出できることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成すべく成された本発明の衝撃シミュレーション方法は、その一実施形態を示す図１〜図３を用いて説明すると、数種類の引張速度を変えた引張試験結果のうち、歪み速度をｘ軸、破壊歪みをｙ軸にプロットして、その関係方程式（１）を求め、その方程式（１）に任意の歪み速度を代入することによって、破壊歪みを予測し、また数種類の実験条件を変えた製品の衝撃シミュレーション結果より得た最大歪み個所の歪み速度を方程式（１）に代入して得られる破壊歪みをｙ軸、その時の実験条件をｘ軸にプロットして、その関係方程式（２）を求め、また衝撃シミュレーション結果より得た最大歪みをｙ軸、実験条件をｘ軸にプロットして関係方程式（３）を求め、方程式（２）と方程式（３）の交差する点が破壊が発生する実験条件と破壊歪みであると判断することを特徴とするものである。
本発明者は、樹脂製品の衝撃シミュレーションについて鋭意検討を重ねた結果、実験条件と破壊歪みに関係方程式を当てはめることができることを見い出し、本発明に至ったものである。
【発明の効果】
【０００５】
樹脂の歪み速度に対する特性と、実験条件に依存する衝撃シミュレーション結果を方程式化することを工夫したため、今までほとんど不可能だった精度の高い破壊が発生する実験条件の予測を容易に出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の一実施形態を示す図１〜図３を参照して本発明を詳細に説明する。なお、図１は歪み速度と破壊歪みとの関係を表す方程式の求め方の図、図２は実験条件と破壊歪みとの関係を表す方程式の求め方の図、図３は実験条件と発生する最大歪みとの関係を表す方程式の求め方の図である。
本発明は自動車部品、家電製品、ＯＡ製品、工業製品等、ＣＡＥによる衝撃シミュレーションを行うすべての製品に有効である。
図１〜図３で示した関係方程式は一例のため１次方程式であるが、データによって２次方程式、指数方程式等如何なる方程式を用いることが出来る。方程式の精度を高めるため、可能な限り、データ点数は多い方がよい。またｘ軸に使用するデータ（歪み速度と実験条件）はそれぞれの値が近すぎない方がよい。また図１〜図３のように方程式を求めるためにグラフを使用したが、方程式が別な方法で求めることができるならば、グラフを書くこと自体は特に本発明を限定しない。
【０００７】
本発明でいう実験条件とは、製品の使用目的によって、衝突速度、落下高さ、衝突エネルギー等のことであるが、数値化できるものであれば如何なる条件も使用することが出来る。ただし方程式（２）を求める実験条件と方程式（３）を求める実験条件は同じものにする必要がある。方程式（２）及び（３）を求めるのに、実験条件は２水準以上変える必要があるが、好ましくは３水準以上変えて行うことが好ましい。
衝撃シミュレーションを行う樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、熱可塑性エラストマー等の様々な樹脂又はこれらの樹脂混合物が挙げられ、更には、これらの樹脂又は樹脂混合物に充填材、難燃剤、安定剤等の添加剤を添加した樹脂組成物に用いることができる。
衝撃シミュレーションを行うソフトウエアはＬＳ−ＤＹＮＡ、ＲＡＤＩＯＳＳ、ＭＡＳＹＭＯ、ＭＳＣ．ｄｙｔｏｒａｎ、ＰＡＭ−ＣＬＡＳＨ等が挙げられるが本発明の目的に適うものであれば如何なるソフトウエアも用いることができる。
【実施例】
【０００８】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。
（実施例１）
図４に本実施例を示す。製品形状は箱型で、幅５０ｍｍ、高さ１００ｍｍ、奥行き３５ｍｍ、肉厚はすべて５ｍｍである。図４の矢印方向に製品を剛体床面に落とした際の破壊発生実験条件を求める。使用樹脂はガラス繊維を１０重量％添加して強化した変性ポリフェニレンエーテルを用いる。使用ソフトウエアはＬＳ−ＤＹＮＡ（Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）である。実験条件は床面に当たる直前の落下速度である。
使用樹脂の歪み速度と破壊歪みの関係は図５のようになり、関係方程式（１）はｙ＝−０．０００１２９ｘ＋０．０３１３となる。
製品を１０００ｍｍ／ｓ、２０００ｍｍ／ｓ、４０００ｍｍ／ｓの落下速度で剛体に衝突した際のシミュレーションを行う。それぞれの実験条件での最大歪みが発生する個所の歪み速度を方程式（１）に代入し、落下速度と破壊歪みの関係方程式（２）は図６に示すようにｙ＝−０．００００１７２ｘ＋０．０３１９となる。また落下速度とシミュレーションで求めた最大歪みとの関係方程式（３）は図７に示すようにｙ＝０．００００００９３９ｘ−０．０００１８０となる。方程式（２）と方程式（３）の連立方程式を解くことにより、破壊が発生する落下速度は１７６０ｍｍ／ｓであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】樹脂の歪み速度と破壊歪みの関係方程式を表す一例である。
【図２】実験条件と破壊歪みの関係方程式を表す一例である。
【図３】実験条件と最大発生歪みの関係方程式を表す一例である。
【図４】本発明の実施例１の製品形状と落下方向を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例１の樹脂の特性を示す歪み速度と破壊歪みの関係方程式を表す図である。
【図６】本発明の実施例１の落下速度と破壊歪みの関係方程式を表す図である。
【図７】本発明の実施例１の落下速度と最大発生歪みの関係方程式を表す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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