发明名称 树脂成型品之设计支援装置及方法
摘要 本发明树脂成型品之设计支援装置及方法,系使用有限差分法或有限元法,成型一种使用热硬化树脂的树脂成型品,以具有解析注入树脂填充空间的热硬化性树脂流动的流动解析手段;算出上述树脂成型品成型用而注入树脂填充空间的热硬化性树脂的热收缩后残留应变(或应力)的残留应变算出手段;及使用有限元法解析上述树脂成型品强度的强度解析手段所构成,可藉此以良好精度预测使用热硬化树脂的树脂成型品的强度。
申请公布号 TWI250431 申请公布日期 2006.03.01
申请号 TW092117966 申请日期 2003.07.01
申请人 日立制作所股份有限公司 发明人 兼头修身;寺前俊哉;佐伯准一
分类号 G06F17/50 主分类号 G06F17/50
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种树脂成型品之设计支援装置,系使用热硬化 树脂的树脂成型品之设计支援装置,其特征为,具 有: 流动解析手段,系利用有限差分法或有限元法,进 行上述树脂成型品成型用而注入树脂填充空间的 热硬化树脂的流动; 残留应变算出手段,系计算上述树脂成型品成型用 而注入树脂填充空间的热硬化性树脂的热收缩后 残留应变(或应力);及 强度解析手段,系使用有限元法解析上述树脂成型 品的强度, 上述流动解析手段是针对流动解析所使用各个第1 的3维固体元件,算出热硬化树脂的热硬化时的温 度、弹性系数与应变(或应力)成分, 上述残留应变算出手段是使用上述强度解析手段 的强度解析所使用的各个第2的3维固体元件及上 述各个第1的3维固体元件的对应关系,及上述流动 解析手段求得上述各个第1的3维固体元件热硬化 时的温度、弹性系数及应变(应力)成分,在上述各 个第2的3维固体元件设定热硬化时的弹性系数及 应变(或应力)成分,并计算各个第2的3维固体元件 的热收缩后的残留应变(或应力), 上述强度解析手段是在各个第2的3维固体元件设 定上述残留应变算出手段求得的残留应变(或应力 ),进行上述树脂成型品的强度解析。 2.如申请专利范围第1项记载之树脂成型品之设计 支援装置,其中上述流动解析手段,系以时间函数 表示的温度、反应率、反应率函数所表示黏度的 各时段的变化,算出上述第1的3维固体元件,同时针 对反应率达凝胶后的第1的3维固体元件分别从反 应率与比容积间的关系算出热硬化时的应变(应力 ),并且从反应率、温度与弹性系数的关系算出热 硬化时的弹性系数。 3.如申请专利范围第1项记载之树脂成型品之设计 支援装置,其中上述残留应变算出手段,系分别在 上述第1的3维固体元件及上述第2的3维固体元件设 定代表点,并针对上述各个第2的3维固体元件,以接 近本身代表点所具有代表点的至少一个上述第1的 3维固体元件的温度、弹性系数及应变(或应力)成 份的平均,进行对应上述接近之代表点的上述本身 代表点为止的距离加权后算出,设定对应该等的上 述第2的3维固体元件。 4.如申请专利范围第2项记载之树脂成型品之设计 支援装置,其中上述残留应变算出手段,系分别在 上述第1的3维固体元件及上述第2的3维固体元件设 定代表点,并针对上述各个第2的3维固体元件,以接 近本身代表点所具有代表点的至少一个上述第1的 3维固体元件的温度、弹性系数及应变(或应力)成 份的平均,进行对应上述接近之代表点的上述本身 代表点为止的距离加权后算出,设定对应该等的上 述第2的3维固体元件。 5.如申请专利范围第1项或第2项或第3项或第4项记 载之树脂成型品之设计支援装置,其中上述残留应 变算出手段,系针对上述各个第2的3维固体元件,使 用设定的温度、应变(或应力)及弹性系数,及上述 温度冷却至预定温度时弹性系数的变化量,算出残 留应变。 6.一种树脂成型品之设计支援方法,系使用电脑支 援树脂成型品的设计,其特征为,具有: 流动解析步骤,系利用有限差分法或有限元法,进 行上述树脂成型品的成型以解析注入树脂填充空 间的热硬化树脂的流动; 残留应变算出步骤,系计算上述树脂成型品的成型 而注入树脂填充空间的热硬化性树脂的热收缩后 残留应变(或应力);及 强度解析步骤,系使用有限元法解析上述树脂成型 品的强度, 上述流动解析步骤是针对流动解析所使用各个第1 的3维固体元件,算出热硬化树脂的热硬化后的温 度、弹性系数与应变(或应力)成分, 上述残留应变算出步骤是使用上述强度解析手段 的强度解析所使用的各个第2的3维固体元件及上 述各个第1的3维固体元件的对应关系,及上述流动 解析手段求得上述各个第1的3维固体元件热硬化 后的温度、弹性系数及应变(应力)成分,在上述各 个第2的3维固体元件设定热硬化后的弹性系数及 应变(或应力)成分,并计算各个上述第2的3维固体 元件的热收缩后的残留应变(或应力), 上述强度解析步骤是在各个上述第2的3维固体元 件设定上述残留应变算出手段求得的残留应变(或 应力),进行上述树脂成型品的强度解析。 7.一种记录有程式的记录媒体,系以电脑可读取记 录媒体中的程式,其特征为: 上述程式藉着上述电脑的执行,将支援使用热硬化 树脂的树脂成型品设计的树脂成型品的设计支援 手段构筑在上述电脑上, 上述树脂成形品的设计支援手段,具备: 流动解析手段,系利用有限差分法或有限元法,解 析注入树脂填充空间的热硬化树脂的流动以进行 上述树脂成型品的成型; 残留应变算出手段,系计算注入树脂填充空间内的 热硬化性树脂热收缩后的残留应变(或应力)以进 行上述树脂成型品的成型;及 强度解析手段,系使用有限元法解析上述树脂成型 品的强度, 上述流动解析手段是针对流动解析所使用的各个 第1的3维固体元件,算出热硬化树脂的热硬化时的 温度、弹性系数与应变(或应力)成分, 上述残留应变算出手段是使用上述强度解析手段 的强度解析所使用的各个第2的3维固体元件及上 述各个第1的3维固体元件的对应关系,及藉着上述 流动解析手段求得上述各个第1的3维固体元件热 硬化时的温度、弹性系数及应变(应力)成分,在上 述各个第2的3维固体元件设定热硬化时的温度、 弹性系数及应变(或应力)成分,并计算各个上述第2 的3维固体元件的热收缩后的残留应变(或应力), 上述强度解析手段是在各个上述第2的3维固体元 件设定上述残留应变算出手段所求得热收缩后的 残留应变(或应力),进行上述树脂成型品的强度解 析。 8.如申请专利范围第7项记载之记录有程式的记录 媒体,系以电脑可读取记录媒体中的程式,其中, 上述流动解析手段,系以时间函数表示的温度、反 应率、反应率函数所表示黏度的各时段的变化,算 出上述各个第1的3维固体元件, 同时针对反应率达凝胶后的各个第1的3维固体元 件分别从反应率与比容积之间的关系算出热硬化 时的应变(应力),并且从反应率、温度与弹性系数 的关系算出热硬化时的弹性系数。 9.如申请专利范围第7项记载之记录有程式的记录 媒体,系以电脑可读取记录媒体中的程式,其中, 上述残留应变算出手段,系分别在上述第1的3维固 体元件及上述第2的3维固体元件上设定代表点,并 针对上述各个第2的3维固体元件,以接近本身代表 点所具有代表点的至少一个上述第1的3维固体元 件的温度、弹性系数及应变(或应力)成份的平均, 对应上述接近之代表点的上述本身代表点为止的 距离进行加权后算出,设定对应该等的上述第2的3 维固体元件。 10.如申请专利范围第7项记载之记录有程式的记录 媒体,系以电脑可读取记录媒体中的程式,其中, 上述残留应变算出手段,系针对上述各个第2的3维 固体元件,使用设定后的温度、应变(或应力成分) 及弹性系数,及从上述温度冷却至预定温度为止时 的弹性系数的变化量,算出残留应变。 图式简单说明: 第1图表示运用本发明一实施形态的设计支援装置 使用以设计支援为对象的热硬化树脂的树脂成型 品的一例图。 第2图表示热硬化树脂的成型步骤的比容积与温度 间的关系图。 第3图为运用本发明一实施形态的设计支援装置的 概略构成图。 第4图是表示第3图所示设计支援装置的硬体构成 例图。 第5图为说明运用本发明一实施形态的设计支援装 置用的动作概略流程图。 第6图为说明本实施形态的3维流动解析处理用的 流程图。 第7图为说明相对于呈熔融状态的热硬化树脂的成 型时间的反应率A、黏度、弹性系数E及比容积N 的变化图。 第8图为等温状态的热硬化树脂的弹性系数与反应 率的时间关系说明图。 第9图是说明无因次弹性系数与反应式的关系图。 第10图是说明相对于反应率形成一定场合的温度T 变化的弹性系数E的关系图。 第11是说明相对于反应率形成一定场合的温度T变 化的弹性系数E的关系图。 第12图是说明形成凝胶后的反应率A及比容积N与成 型时间的关系图。 第13图是说明不同树脂温度(T1>T2>T3)的比容积N与成 型时间的关系图。 第14图是说明热硬化应变成分1与反应率A的关系 图。 第15图是说明线膨胀系数与温度的关系图。 第16图表示从相对于3维解析领域进行热硬化树脂 的填充开始至填充完成为止的树脂流动状态的分 布图。 第17图表示树脂填充完成时的应变成份的状态分 布图。 第18图表示热硬化停止时的应变成份的状态分布 图。 第19图表示树脂填充完成时的弹性系数的状态分 布图。 第20图表示热硬化停止时的弹性系数的状态分布 图。 第21图是说明本发明一实施形态的残留应变(应力) 算出处理用的流程图。 第22图表示热硬化收缩瞬间后残留应变的分布状 态的分布图。 第23图表示热硬化收缩瞬间后残留应变的分布状 态的分布图。 第24图表示最终(热收缩后)残留应变的分布状态的 分布图。 第25图表示最终(热收缩后)残留应变的分布状态的 分布图。 第26图为说明本发明一实施形态的3维强度解析处 理用的流程图。 第27图表示根据各种条件对树脂成型品施力时的 树脂成型品的应变分布状态的分布图。 第28图表示根据各种条件对树脂成型品施力时的 树脂成型品的应力分布状态的分布图。
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