Single Screw Simulator (Ver.10.0.0)
改良成果資料

2019/11/14
株式会社HASL
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

○改良成果一覧① 解析機能の改良(1) 固体輸送領域（０ブロック）の最適パラメータ自動探索機能(2) 射出成形スクリュ解析機能の拡張（後退量を考慮した解析）(3) 履歴解析機能の拡張（ひずみ、応力、せん断発熱）(4) 伸長ひずみ速度の解析機能② 結果処理機能の改良
・ 滞留時間および履歴情報（ひずみ速度, 粘度）の標準出力機能（＊）③ Template機能の改良
・ バレルおよびホッパーのSTLファイル作成機能（＊）（＊） 新規 Tsubu2 Simulator を用いた フィラーの配向/破砕解析との連携機能
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved1

① 解析機能の改良(1) 固体輸送領域（０ブロック）の最適パラメータ自動探索機能

固体輸送領域（固相）

溶融可塑化領域（固液共存）

解析入力
・回転数
・成形温度
・成形樹脂
実験で計測困難

通常解析

計量領域（液相）

解析出力
・押出量（吐出量）
・出口圧力（背圧）
・圧力分布
・温度分布
・・・固体輸送長（０ブロック）・ペレット/バレル動摩擦係数
・ペレット/バレル熱伝達係数

新機能：
固体輸送領域／未知パラメータ推定

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

2

実験で計測可能(1) 固体輸送領域（０ブロック）の最適パラメータ自動探索機能○新規実装フォーム
目標値の設定設計変数の設定（マトリクス探索）

試行回数の決定

解析プログラム実行タブメニューの 「固体輸送領域 最適設定解析」ボタンを押して新規フォームを開き、目標値、設計変数、試行回数を入力する．

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved3(1) 固体輸送領域（０ブロック）の最適パラメータ自動探索機能○新規実装フォーム

解析条件リスト

必要ファイルを自動生成

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

4

最適解の探索結果

○解析事例： ０ブロック長とペレット/バレル間動摩擦係数の最適パラメータ探索
・スクリュデザイン（色は肉厚分布）
制約事項
・可変範囲は元の０～１ブロックの範囲内（圧縮部もOK）.
元の０ブロック設定範囲 D=7

元の１ブロック設定範囲 D= 10

０ブロック可変設定範囲
D= 4～10・２ブロック以降は自由（手動肉厚設定も反映）

・メッシュファイル自動作成例
0ブロック長: 4D

ソリッドベッド分布（赤：固相、青：液相）

0ブロック長: 10D

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

5○解析事例： ０ブロック長とペレット/バレル間動摩擦係数の最適パラメータ探索

・応答曲面の作成による挙動把握

最適解の候補範囲

０ブロック長(D)54.8
4.8
4.84.84.8
4.9
5.3

6
2.2
2.2
2.2
2.3
2.3
2.6
3.8

70.5
0.5
0.5
0.5
0.3
0.6
5.0

8
3.3
3.3
3.3
3.3
2.9
0.2
18.6

9
6.1
6.1
6.1
6.0
5.4
1.3
69.2

10
8.6
8.6
8.6
8.6
8.0
1.9
156.8

ﾍﾟﾚｯﾄﾊﾞﾚﾙ間動摩擦係数

0.26
0.27
0.28
0.29
0.30
0.31
0.32

4
7.3
7.3
7.3
7.3
7.3
7.4
7.4

目的関数: |実験圧力－解析圧力|

ﾍﾟﾚｯﾄﾊﾞﾚﾙ間動摩擦係数

ﾍﾟﾚｯﾄﾊﾞﾚﾙ間動摩擦係数

・結果一覧 ⇒ ファイル出力

解析圧力 >> 実験圧力
（解析押出量が過大）

解析圧力 << 実験圧力
（解析押出量が過小）

本応答曲面（7×7=49ケース解析）の作成時間： 約５０分

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

6

○解析事例： ペレット/バレル熱伝達係数の最適パラメータ探索

熱伝達係数：過大

樹脂溶融温度熱伝達係数：過小０ブロック

樹脂溶融温度Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

０ブロック終端の解析温度7(2) 射出成形スクリュ解析機能の拡張（後退量を考慮した解析）○従来の射出成形スクリュ解析事例 (回転数 60rpm, 計量時間 30sec)【温度分布（℃）】
スクリュ後退に伴い高温領域が減少【圧力分布（MPa）】
スクリュ後退に伴なう設定背圧の変化を考慮

3 sec時3 sec時, 背圧5MPa設定

30 sec時

30 sec時, 背圧10MPa設定【ソリッドベッド分布】
下流側は温度、圧力分布の変化を考慮
3 sec時
上流側はスクリュ後退に伴う固体輸送長の変化を考慮できていない.
⇒ 新機能を実装

30 sec時

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

8(2) 射出成形スクリュ解析機能の拡張（後退量を考慮した解析）○新機能を用いた解析事例 (回転数 60rpm, 計量時間 30sec)【ソリッドベッド分布】
可塑化能力が低下し完全溶融位置が下流にシフト.
3 sec時後退に伴い固体輸送長（０ブロック）を自動的に増加させて解析.

30 sec時

新規解析ボタンを追加

可塑化能力低下による時間遅延を考慮可能.
time(s)flow rate(cc/s)

03
69
1215
1821
2427
30

4.9
4.9
4.8
4.8
4.7
4.7
4.6
4.6
4.5
4.5
4.4

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

screwvelocity(mm/s)
0.0
4.3
4.3
4.2
4.2
4.2
4.1
4.1
4.0
4.0
3.9

screwshift(mm)screwshift(L/D)

013263851637688100112
124

0.0
0.3
0.7
1.0
1.3
1.7
2.0
2.3
2.6
2.9
3.3

9

(3) 履歴解析機能の拡張（ひずみ、応力、せん断発熱）
・各種輸送方程式に対するSUPG/FEM 陰解法の実装（昨年度 改良成果(Ver.9.0.0)）（新機能）
・履歴計算機能を追加：ひずみ、応力、粘性発熱
・３項目を一度の解析で計算可能
輸送方程式

Dφ ∂φ
∂φ
∂φ
∂φ
=+u+v+w= f (φ )Dt ∂t∂x∂y∂zCopyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved10

必要な項目をチェック状態にして解析.

(4) 伸長ひずみ速度の解析機能実装
・伸長ひずみ速度(1/s)： 流速（スクリュ進行方向）の軸方向微分○伸長ひずみ速度分布（軸方向）○流速分布（軸方向）

圧縮部

圧縮部

Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved11

② 結果処理機能の改良
・滞留時間および履歴情報（ひずみ速度, 粘度）の標準出力機能
従来のVOF法が不要

解析終了後に履歴ファイル(SUMINF)を自動出力

zlength
filln
voln
dtn
restimegammingamavegammax vismin
visavevismaxmm
cc/sec
sec
sec
1/sec
1/sec
1/sec
Pa*secPa*secPa*sec
1 0.00E+00 0.735054 0.778463 4.77E-02 4.77E-02 871.3798 1106.936 2449.413 370.9445 584.5452 640.1493
23.175 0.735054 0.778463 4.77E-02 9.54E-02 742.7609 1082.734 2449.909 370.8958 594.369 709.5074
36.35 0.735054 0.778463 4.77E-02 0.143053 638.8397 1038.147 2325.796 381.9077 607.6225 767.6411
49.525 0.735054 0.778463 4.77E-02 0.190737 601.2768 981.0463 2304.28 383.6411 626.8127 793.2139
512.7 0.735054 0.778463 4.77E-02 0.238422 579.7033 922.705 2287.203 385.0323 649.4337 808.4364
615.875 0.735054 0.778463 4.77E-02 0.286106 562.0617 861.9102 2275.059 386.0162 676.0306 821.4289
719.05 0.735054 0.778463 4.77E-02 0.33379 543.8668 803.4814 2265.625 386.772 705.1264 835.7354

溶融粘度 (Pa・s)n(参考) 完全充満で計算した場合

本履歴情報は、新規 Tsubu2 Simulatorを用いた フィラーの配向/破砕解析に直接利用可能.
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved

12

③ Template機能の改良
・ バレルおよびホッパーのSTLファイル作成機能

DEM解析用メッシュ
タブメニューを選択

ホッパー形状を指定

バレル形状を指定

ホッパー/バレル
メッシュ生成および各STLファイル出力

本機能で作成されたSTLファイルは、新規 Tsubu2 Simulatorを用いたフィラーの配向/破砕解析に直接利用可能.
Copyright© 2010 Hyper Advanced Simulation Laboratory Co., Ltd. All Rights Reserved13