專利名稱：沖擊破壞預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度的樹脂成形品的沖擊破壞預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
樹脂是粘彈性體，具有越快地變形就越硬越脆的性質(zhì)。由 于樹脂具有該性質(zhì)，因此，若在模擬時不知道變形時的應(yīng)變速 度，則無法預(yù)測準(zhǔn)確的斷裂應(yīng)變。
另外，成形的樹脂成形品具有強(qiáng)度及導(dǎo)致斷裂的應(yīng)變在與 流動方向不同的方向上而不同的性質(zhì)。因此，樹脂成形品有時 從沖擊模擬結(jié)果中的最大產(chǎn)生應(yīng)變之外的部位斷裂。因此，公 知有考慮到樹脂制品的各向異性的樹脂制品的沖擊破壞預(yù)測方 法(專利文獻(xiàn)l )。
根據(jù)專利文獻(xiàn)l,在考慮到樹脂成形品的各向異性時，采 用流動方向及與流動方向垂直的方向的平均值來提高解析精 度。但是，由于輸入物性是平均值，因此與實(shí)際的破損應(yīng)變?nèi)?許值相比，判定輸入物性在流動方向上為偏低的值、在與流動 方向垂直的方向上為偏高的值，因此很有可能進(jìn)行錯誤的判斷。
還公知有將規(guī)定形狀的樹脂成形品的實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果與沖擊 模擬的結(jié)果進(jìn)行比較而采用兩者的變形形態(tài) 一致的情況的破壞
判定值的方法(專利文獻(xiàn)2)。在該專利文獻(xiàn)2所述的方法中， 不實(shí)施實(shí)際試-驗(yàn)就無法進(jìn)行判定。
此外，公開有即使不進(jìn)行與實(shí)際的樹脂成形品的應(yīng)變速度 相對應(yīng)的拉伸試驗(yàn)，也能夠計算出對樹脂成形品實(shí)施沖擊模擬 時所需的樹脂材料破壞的應(yīng)變的值，并且通過僅進(jìn)行2次~ 3次
4的較少的沖擊模擬，能夠容易地計算出預(yù)測的導(dǎo)致破壞的實(shí)際
條件的的技術(shù)(專利文獻(xiàn)3)。在專利文獻(xiàn)3中，由于設(shè)法將與
結(jié)果方程式化，因此，能夠預(yù)測產(chǎn)生迄今為止無法做到的高精 度的破壞的實(shí)驗(yàn)條件。
專利文獻(xiàn)l:曰本4爭開2002 — 228566號7>才艮 專利文獻(xiàn)2:曰本凈爭開2002 — 226164號^^才艮 專利文獻(xiàn)3:曰本斗寺開2005 — 337784號乂>才艮 但是，即使是上述專利文獻(xiàn)3的沖擊模擬的破壞判定方法， 也有時判定結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，要求進(jìn)一步改良。另外，在 上述專利文獻(xiàn)中，未考慮樹脂成形品的應(yīng)變速度隨時間的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以上目的而做成的，其目的在于提供一 種對樹脂成形品施加沖擊的情況下的更準(zhǔn)確的沖擊破壞預(yù)測方 法。
本發(fā)明人為了解決上述課題而反復(fù)進(jìn)行深入研究。結(jié)果發(fā) 現(xiàn)，在由以往的樹脂成形品的沖擊破壞預(yù)測方法進(jìn)行的預(yù)測與 實(shí)際的沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的大多數(shù)情況下，只要考慮到對樹脂 成形品施加沖擊時樹脂成形品的應(yīng)變速度隨時間的變化，預(yù)測 就與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，從而完成本發(fā)明。更具體地講，本發(fā)明提 供以下內(nèi)容。
(1) 一種沖擊破壞預(yù)測方法，是通過模擬進(jìn)行的樹脂成 形品的沖擊破壞預(yù)測方法，其中，包括斷裂應(yīng)變-應(yīng)變速度 的關(guān)系式導(dǎo)出工序，該關(guān)系式是使用由該樹脂制作的樹脂試樣 而由每個應(yīng)變速度對應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線獲得的；第l模擬， 模擬在規(guī)定條件下對上述樹脂成形品的規(guī)定位置施加沖擊時的、上述樹脂成形品中的規(guī)定部分隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變；第
2模擬，模擬在規(guī)定條件下對上述樹脂成形品的規(guī)定位置施加
沖擊時的、上述樹脂成形品中的規(guī)定部分隨時間變化的應(yīng)變速
擬隨時間變化的斷裂應(yīng)變；比較判定工序，使用上述第1及第2 模擬結(jié)果，隨著時間變化對上述產(chǎn)生應(yīng)變與上述斷裂應(yīng)變進(jìn)行 比較，在上述產(chǎn)生應(yīng)變大于上述斷裂應(yīng)變的情況下，判定上述 樹脂成形品產(chǎn)生破壞。
(2) 根據(jù)(1)所述的沖擊破壞預(yù)測方法，其中，上述規(guī) 定位置是最大應(yīng)變產(chǎn)生部分。
(3) 根據(jù)(1)所述的沖擊破壞預(yù)測方法，其中，上述樹 脂試樣是具有熔接部分的試樣，上述關(guān)系式導(dǎo)出工序是上述熔 接部分的斷裂應(yīng)變-應(yīng)變速度的關(guān)系式導(dǎo)出工序，上述規(guī)定位 置是熔接部分。
(4) 根據(jù)(1 )所述的沖擊破壞預(yù)測方法，其中，上述關(guān) 系式導(dǎo)出工序是沿著與上述樹脂成形品的樹脂流動方向正交的 方向的部分的斷裂應(yīng)變-應(yīng)變速度的關(guān)系式導(dǎo)出工序，上述規(guī) 定位置是沿著與上述樹脂成形品的樹脂流動方向正交的方向的 部分。
采用本發(fā)明，在對樹脂成形品施加沖擊時，通過考慮樹脂 成形品的應(yīng)變速度、產(chǎn)生應(yīng)變等隨時間的變化，能夠極為準(zhǔn)確 地預(yù)測樹脂成形品的沖擊破壞。


圖l是表示實(shí)施例l的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的圖。 圖2是表示實(shí)施例l的關(guān)系方程式的圖。 圖3是表示實(shí)施例1的沖擊破壞試驗(yàn)的圖。圖5是表示實(shí)施例1的第1模擬、第2模擬的圖。 圖6是表示實(shí)施例2的關(guān)系方程式的圖。
圖7 ( a)是表示實(shí)施例2的沖擊試驗(yàn)的圖。圖7 (b)是表 示最大產(chǎn)生應(yīng)變部位和熔接部的圖。
圖9是表示實(shí)施例2的第l模擬及第2模擬的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個實(shí)施方式，^旦本發(fā)明并不限 于如下實(shí)施方式，但在本發(fā)明的目的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)?shù)刈兏鼇?實(shí)施。
關(guān)系式導(dǎo)出工序
關(guān)系式導(dǎo)出工序是指，首先在獲得每個應(yīng)變速度對應(yīng)的應(yīng) 力-應(yīng)變曲線之后，導(dǎo)出由應(yīng)力-應(yīng)變曲線獲得的斷裂點(diǎn)的斷 裂應(yīng)變、與斷裂點(diǎn)的應(yīng)變速度之間的關(guān)系式(關(guān)系方程式)的 工序。利用實(shí)施例詳細(xì)說明具體的關(guān)系式導(dǎo)出的一個例子。
在獲得每個應(yīng)變速度對應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線時實(shí)驗(yàn)的應(yīng)變 速度優(yōu)選為在對樹脂成形品施加沖擊時樹脂成形品的應(yīng)變速度 程度。其原因在于能夠獲得更準(zhǔn)確的關(guān)系方程式。
關(guān)系方程式的斜率根據(jù)樹脂的種類等而不同。本發(fā)明的沖 擊破壞預(yù)測方法無論是哪種樹脂都能夠預(yù)測沖擊破壞，但本發(fā) 明的沖擊破壞預(yù)測方法的特征在于，即使由于應(yīng)變速度的不同 而斷裂應(yīng)變隨時間的變化較大，也能夠較佳地預(yù)測。采用本發(fā) 明的沖擊破壞預(yù)測方法，即使在應(yīng)變速度變?yōu)?0倍時斷裂應(yīng)變 減少5成以上，也能夠較佳地進(jìn)行沖擊s皮壞預(yù)測。
作為樹脂成形品所含有的樹脂，能夠列舉聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、聚酰胺、聚縮醛、聚乙酸酯、聚苯乙醚、聚對苯二曱酸乙二醇酯、聚對苯二曱酸丁二酯、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、多芳基化合物、聚砜、聚醚砜、聚酮醚、液晶聚合物、聚四氟乙烯、熱塑性彈性體等各種樹脂或者它們的樹脂混合物。并且，還能夠采用向這些樹脂或樹脂混合物中添加填充材料、阻燃劑、穩(wěn)定劑等添加劑而成的樹脂組成物。
在對樹脂成形品施加沖擊時，施加到樹脂成形品上的應(yīng)變速度不恒定而隨時間變化而變化。在本發(fā)明的沖擊石皮壞預(yù)測方法中，本發(fā)明的特征在于考慮該隨時間的變化。即，本發(fā)明的特征在于，即使是含有產(chǎn)生應(yīng)變、斷裂應(yīng)變或者應(yīng)變速度隨時間的變化較大的樹脂的樹脂成形品，也能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測，作為如上所述隨時間的變化變大的樹脂，例如可列舉聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚等。
另外，即使是熔接部、與樹脂流動方向正交的方向、沿著樹脂流動方向的方向等相同的樹脂成形品，斷裂應(yīng)變等也由于施加沖擊的位置的不同而不同。因而，通過針對每個這些強(qiáng)度不同的部分求出關(guān)系式，能夠?qū)渲尚纹愤M(jìn)行更準(zhǔn)確的沖擊破壞預(yù)測。特別是，即使在熔接部等的樹脂成形品中較弱的部分也^皮施加沖擊時，每個時間在該部分的應(yīng)變速度的變化較大。并且，在這些部分，斷裂應(yīng)變較小。因而，在以往那樣的未考慮隨時間產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)變速度等的方法中，準(zhǔn)確地預(yù)測這些部分的斷裂是極為困難的。采用本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測，由于也考慮到對樹脂成形品施加沖擊時產(chǎn)生的應(yīng)變、應(yīng)變速度等隨時間的變化來進(jìn)行預(yù)測，能夠也包括這樣的樹脂成形品中的部分在內(nèi)地進(jìn)行模擬，因此，能夠非常準(zhǔn)確地預(yù)測斷裂、破壞形態(tài)。
8第l模擬
第1模擬是指模擬在規(guī)定條件下對樹脂成形品的規(guī)定位置施加沖擊時樹脂成形品的規(guī)定部分隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變的工序。在對樹脂成形品施加沖擊時，通過對樹脂成形品的規(guī)定部分隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變的變化進(jìn)行模擬，能夠在后述的比較判斷工序中準(zhǔn)確地預(yù)測沖擊石皮壞。利用實(shí)施例詳細(xì)i兌明具體的第l模擬的一個例子。
作為用于進(jìn)行上述第l模擬的軟件，例如可列舉LS -DYNA、RADIOSS、MASYMO、MSC. dytoran、PAM- CLASH
等，但只要適合本發(fā)明的目的就沒有特別的限定，能夠使用任何軟件。
"沖擊破壞"與持續(xù)地反復(fù)施加負(fù)荷來破壞的疲勞破壞等不同，是指在被施加沖擊之后在大約l秒以內(nèi)破壞。"沖擊"是指對樹脂成形品急劇地施加力。沖擊可以是單軸沖擊，也可以是多軸沖擊，但明顯地顯現(xiàn)本發(fā)明效果的是多軸沖擊。采用本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法，即使沿各個方向施力，也能夠通過使用多個關(guān)系方程式來應(yīng)對。
"規(guī)定位置"是指，實(shí)際上對樹脂成形品施加沖擊的位置。
由于本發(fā)明是預(yù)測在對樹脂成形品施加沖擊時是否產(chǎn)生破壞的方法，因此，即使在預(yù)測的階段，也需要在與實(shí)際上對樹脂成形品施加沖擊的位置相同的位置進(jìn)行模擬。
"規(guī)定條件，，是指，實(shí)際上對樹脂成形品施加沖擊時的沖擊條件，作為具體的條件，能夠列舉出沖撞速度、落下高度、沖撞能量等，但只要能夠數(shù)值化就沒有特別的限定。本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法能夠準(zhǔn)確地對樹脂成形品相對于各種條件的沖擊是否產(chǎn)生石皮壞進(jìn)行預(yù)測，但在導(dǎo)致樹脂成形品 一 瞬間破壞這樣的很強(qiáng)的沖擊條件下，不太需要考慮產(chǎn)生應(yīng)變、應(yīng) 速度等隨時間的變化。若不考慮更明顯地顯現(xiàn)本發(fā)明效果的"規(guī)定條件"、即產(chǎn)生應(yīng)變、應(yīng)變速度等隨時間的變化就無法準(zhǔn)確地預(yù)測對樹脂成形品施加沖擊時是否產(chǎn)生破壞，在這樣的規(guī)定條件下的沖擊是指，在對樹脂成形品施加沖擊之后l x 10_4秒~ l秒以內(nèi)導(dǎo)致樹脂成形品破壞的條件。
"樹脂成形品的規(guī)定部分"是指，只要是在樹脂成形品中想要預(yù)測是否產(chǎn)生破壞的部分，其部位就沒有特別的限定。但是，本發(fā)明是能夠準(zhǔn)確地預(yù)測對樹脂成形品施加沖擊時是否產(chǎn)生破壞的方法。即使是如上所述相同的樹脂成形品，也由于樹脂成形品內(nèi)的位置不同，導(dǎo)致斷裂所需的應(yīng)變速度不同。因而，通過針對每個使用規(guī)定的關(guān)系方程式的部分對最大應(yīng)變產(chǎn)生部分隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變進(jìn)行模擬，能夠在對樹脂成形品施加規(guī)定條件的沖擊的情況下準(zhǔn)確地預(yù)測樹脂成形品是否產(chǎn)生破壞。只要在這些部分中應(yīng)變最大的部分不石皮壞，樹脂成形品也不會A皮壞。
"隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變"是指，樹脂成形品的規(guī)定部分的產(chǎn)生應(yīng)變的隨時間變化。通過進(jìn)行隨時間變化的模擬，實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明效果的具有高準(zhǔn)確性的沖擊破壞預(yù)測。在以往的方法中，認(rèn)為樹脂受到?jīng)_擊時的應(yīng)變速度恒定，因此，認(rèn)為產(chǎn)生應(yīng)變和斷裂應(yīng)變均恒定。但是，在本發(fā)明中如下所述地考慮到樹脂成形品受到?jīng)_擊時的應(yīng)變速度、產(chǎn)生應(yīng)變、斷裂應(yīng)變的隨時間變化，因此，能夠極為準(zhǔn)確地對樹脂成形品進(jìn)行沖擊破壞預(yù)測。
在樹脂成形品中，由于其材料為樹脂，因此，樹脂成形品在沖擊時受到的應(yīng)變速度隨時間變化有很大不同。在沖擊時受到的應(yīng)變速度隨時間進(jìn)行變化時，斷裂應(yīng)變也隨時間進(jìn)行變化。由于斷裂應(yīng)變隨時間進(jìn)行變化，產(chǎn)生應(yīng)變也隨時間進(jìn)行變化，內(nèi)，產(chǎn)生應(yīng)變的值容易大于斷裂應(yīng)變。產(chǎn)生應(yīng)變大于斷裂應(yīng)變是指樹脂成形品斷裂。因而，本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法通過考慮上述那樣的產(chǎn)生應(yīng)變與斷裂應(yīng)變隨時間的變化，能夠更準(zhǔn)確地判定樹脂成形品受到?jīng)_擊時是否產(chǎn)生破壞。
能夠?qū)⒈景l(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法較佳地用于由具有如下
性質(zhì)的樹脂構(gòu)成的樹脂成形品在對樹脂成形品施加沖擊時應(yīng)變速度隨時間進(jìn)行變化時，則該變化與產(chǎn)生應(yīng)變均在短時間內(nèi)變化較大，產(chǎn)生應(yīng)變易于受到應(yīng)變速度影響。其原因在于，若
因此，產(chǎn)生應(yīng)變的值容易大于斷裂應(yīng)變的值。
"產(chǎn)生應(yīng)變在短時間內(nèi)變化較大"是指，利用以往的靜態(tài)解析無法判定的區(qū)域，包括在隨時間的變化過程中每0.01秒產(chǎn)生1%以上應(yīng)變變化這樣的變化。采用本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法，即使是這樣產(chǎn)生應(yīng)變變化較大的樹脂成形品，也能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行沖擊破壞預(yù)測。第2模擬
第2模擬是指模擬在規(guī)定條件下對樹脂成形品的規(guī)定位置施加沖擊時樹脂成形品的規(guī)定部分隨時間變化的應(yīng)變速度，通過將該隨時間變化的應(yīng)變速度代入到上述關(guān)系方程式來模擬隨時間變化的斷裂應(yīng)變的工序。在對樹脂成形品施加沖擊時，通過對樹脂成形品的規(guī)定部分的隨時間變化的斷裂應(yīng)變的變化進(jìn)行模擬，能夠在后述的比較判斷工序中準(zhǔn)確地預(yù)觀沖擊破壞。另外，利用實(shí)施例詳細(xì)說明具體的第2模擬的一個例子。
可用于模擬的軟件、"規(guī)定位置"、"規(guī)定條件"與第l模擬中說明的內(nèi)容同樣。
"樹脂成形品的規(guī)定部分"是指，只要是在樹脂成形品中想要預(yù)測是否產(chǎn)生破壞的部分，其部位就沒有特別的限定。但是，本發(fā)明是能夠準(zhǔn)確地預(yù)測對樹脂成形品施加沖擊時是否產(chǎn)生破壞的方法。即使是如上所述相同的樹脂成形品，由于樹脂成形品內(nèi)的位置的不同，規(guī)定的應(yīng)變速度下的斷裂應(yīng)變不同。因而，通過針對每個使用規(guī)定的關(guān)系方程式的部分對最大應(yīng)變產(chǎn)生部分的隨時間變化的斷裂應(yīng)變進(jìn)行模擬，能夠在對樹脂成形品施加規(guī)定條件的沖擊的情況下準(zhǔn)確地預(yù)測樹脂成形品是否產(chǎn)生破壞。只要在這些部分中應(yīng)變最大的部分不產(chǎn)生破壞，樹脂成形品也不會產(chǎn)生破壞。
"隨時間變化的斷裂應(yīng)變"是指樹脂成形品的規(guī)定部分的斷裂應(yīng)變隨時間的變化。通過進(jìn)行隨時間變化的模擬，實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明效果的具有較高準(zhǔn)確性的沖擊破壞預(yù)測。在以往的方法中，由于認(rèn)為樹脂受到?jīng)_擊時的應(yīng)變速度為恒定，因此，認(rèn)為產(chǎn)生應(yīng)變和斷裂應(yīng)變均為恒定。但是，在本發(fā)明中如下所述地考慮到樹脂成形品受到?jīng)_擊時的應(yīng)變速度、產(chǎn)生應(yīng)變、斷裂應(yīng)變的時間變化，因此，能夠極為準(zhǔn)確地對樹脂成形品進(jìn)行沖擊-皮壞預(yù)測。
能夠?qū)⒈景l(fā)明的沖擊破壞預(yù)觀'J方法較佳地用于由這樣的樹脂構(gòu)成的樹脂成形品，若在對樹脂成形品施加沖擊時該樹脂的應(yīng)變速度隨時間進(jìn)行變化，則該變化與斷裂應(yīng)變均變化較大，具有斷裂應(yīng)變易于受到應(yīng)變速度影響的性質(zhì)。其原因在于，若
則斷裂應(yīng)變急劇地變小，因此，斷裂應(yīng)變的值容易小于產(chǎn)生應(yīng)變的值。
"斷裂應(yīng)變在短時間內(nèi)變化較大"是指，包括在隨時間的變化過程中每1秒產(chǎn)生斷裂變化1 0 0 %以上這樣的變化。采用本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法，即使是這樣地斷裂應(yīng)變變化較大的樹脂成形品，也能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行沖擊破壞預(yù)測。
本發(fā)明的特征之一在于，在斷裂應(yīng)變的值與產(chǎn)生應(yīng)變的值 以相近的值隨時間進(jìn)行變化的情況下，也能夠準(zhǔn)確地預(yù)測沖擊 破壞。其原因在于，若斷裂應(yīng)變與產(chǎn)生應(yīng)變以相近的值隨時間 進(jìn)行變化，則在斷裂應(yīng)變變小的同時產(chǎn)生應(yīng)變變大的時刻，即 使它們是很小的變化也易于斷裂。這樣的斷裂利用認(rèn)為樹脂受 到?jīng)_擊時的應(yīng)變速度為恒定、認(rèn)為產(chǎn)生應(yīng)變和斷裂應(yīng)變均為恒 定的以往的方法難以準(zhǔn)確地預(yù)測斷裂，^旦由于本發(fā)明的沖擊破 壞預(yù)測方法也考慮產(chǎn)生應(yīng)變、斷裂應(yīng)變等隨時間的變化來進(jìn)行 沖擊破壞預(yù)測，因此，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測。
"以相近的值隨時間進(jìn)行變化，，是指，沖擊之后l秒以內(nèi) 的斷裂應(yīng)變的最小值與產(chǎn)生應(yīng)變的最大值之差為10%以下。在 這樣的情況下，采用如上所述的本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法， 也能夠準(zhǔn)確地預(yù)測。
樹脂成形品的熔接部與其他部分相比其斷裂應(yīng)變較小，因
變化的傾向。因而，具有熔接部的樹脂成形品難以利用以往的 方法準(zhǔn)確地進(jìn)行沖擊破壞預(yù)測，但采用本發(fā)明的方法，能夠準(zhǔn) 確地進(jìn)行預(yù)測。
另外，沿著與樹脂成形品的樹脂流動方向正交的方向的部 分也與熔接部同樣，與其他部分相比其斷裂應(yīng)變較小，但采用 本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測。
比較判定工序
比較判定工序是指，使用第1及第2模擬結(jié)果，隨時間變化 對產(chǎn)生應(yīng)變與斷裂應(yīng)變進(jìn)行比較，在產(chǎn)生應(yīng)變大于斷裂應(yīng)變的 情況下判定樹脂成形品的破壞的工序。由于本發(fā)明的沖擊破壞 預(yù)
,比比較來預(yù)測，因此，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測樹脂成形品是否斷裂，在 斷裂的情況下準(zhǔn)確地預(yù)測何時斷裂。另外，利用實(shí)施例詳細(xì)說 明具體的比較判定工序的 一 個例子。
相比較，在產(chǎn)生應(yīng)變與斷裂應(yīng)變最初相交時判定為樹脂成形品 斷裂。采用本發(fā)明的沖擊破壞預(yù)測方法，能夠準(zhǔn)確地模擬直到 斷裂為止的斷裂應(yīng)變和產(chǎn)生應(yīng)變，由于能夠也考慮熔接部、沿 著樹脂成形品的樹脂流動方向的部分、與沿著樹脂成形品的樹 脂流動方向正交的方向的部分等的樹脂成形品中強(qiáng)度不同的部 分，能夠準(zhǔn)確地計算直到樹脂成形品破壞為止吸收的能量，因 此，也能夠準(zhǔn)確地預(yù)測樹脂成形品的斷裂形態(tài)。 實(shí)施例
下面，列舉實(shí)施例來更詳細(xì)地說明本發(fā)明，本發(fā)明不限于 這些實(shí)施例。 實(shí)施例l
關(guān)系式導(dǎo)出工序
使用由聚縮醛(Polyplastics Co.,Ltd.制，"DURACON(注 冊商標(biāo))M90 - 44")構(gòu)成的樹脂成形品(長度170mmx寬度 10mmx厚度4mm)、拉伸試驗(yàn)機(jī)(鷺宮制作所制，"儀表化沖 擊試驗(yàn)機(jī)TS- 4000")獲得每個應(yīng)變速度對應(yīng)的應(yīng)力_應(yīng)變曲 線。將獲得的每個應(yīng)變速度對應(yīng)的應(yīng)力_應(yīng)變曲線表示在圖1 中。由圖l的應(yīng)力-應(yīng)變曲線求出應(yīng)變速度與斷裂應(yīng)變的關(guān)系 方程式。關(guān)系方程式表示在圖2中。另外，關(guān)系方程式之外的 樹脂材料的物性為彈性模量4000MPa、泊松比0.35、密度1.41 x 1CT 9ton / mm3。
第l模擬
如圖3所示，在使兩側(cè)固定有錘(寬度30mmx高度30mmx厚度20mm)的彎曲試樣(長度100mm x寬度6mm x厚度 4mm)從3m的高度向空心箭頭所指的方向落下的條件下，判 定使樹脂成形品的中央部沖撞于突起物(此后為撞針)時是否 有斷裂及斷裂時間。試樣材料使用聚縮醛，軟件使用了LS-DYNA ( Livermore Software Technology司制)。
具體地講，首先，如圖3所示那樣進(jìn)行沖擊解析，求出產(chǎn) 生應(yīng)變最大的部位。產(chǎn)生應(yīng)變最大的部位是樹脂成形品的中央 部。針對樹脂成形品的中央部模擬了隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變。 以圖5中的虛線表示第l模擬的結(jié)果。
第2模擬
接著，模擬了上述最大應(yīng)變產(chǎn)生部分隨時間變化的應(yīng)變速 度。將獲得的結(jié)果表示在圖4中。將利用該模擬獲得隨時間變 化的應(yīng)變速度代入到圖2所示的關(guān)系方程式中，模擬了隨時間 變化的斷裂應(yīng)變。以圖5的實(shí)線表示該第2模擬的結(jié)果。
比較判定工序
使用上述第1及第2模擬結(jié)果，經(jīng)時地將上述產(chǎn)生應(yīng)變與上 述斷裂應(yīng)變相比較，在上述產(chǎn)生應(yīng)變大于上述斷裂應(yīng)變的情況 下判定了上述樹脂成形品的破壞。判定結(jié)果如下所示。
判定結(jié)果
預(yù)測從沖擊開始的0.00075秒產(chǎn)生斷裂，能夠確認(rèn)實(shí)際上 也在該時刻斷裂。由圖4可知，產(chǎn)生斷裂的是在應(yīng)變速度隨時 間的變化較大的時間區(qū)域。因而，能夠確認(rèn)只要不是本發(fā)明這 樣的考慮了應(yīng)變速度、產(chǎn)生應(yīng)變、斷裂應(yīng)變隨時間的變化的方 法，就無法準(zhǔn)確地對樹脂成形品進(jìn)行沖擊石皮壞預(yù)觀'J 。
實(shí)施例2
除了由聚縮醛構(gòu)成的樹脂成形品具有熔接部之外，利用與 實(shí)施例l的關(guān)系式導(dǎo)出工序同樣的方法，求出熔接部及未熔接的部分的關(guān)系方程式。將它們的關(guān)系方程式表示在圖6中。
如圖7的(a)所示，使在兩側(cè)具有孔的板狀的零件(之后 為卡扣件)以50mm/ sec的速度到達(dá)具有突起物的對應(yīng)構(gòu)件 (剛體)上，在突起部到達(dá)孔、卡扣件被組裝的狀態(tài)的條件下 判定了是否有斷裂及斷裂時間。
除分為熔接部(在圖7的(b)中表示為B的部分)和除此 之外的部分的最大應(yīng)變產(chǎn)生部位(在圖7的(a)中表示為A的 部分)地進(jìn)行之外，與實(shí)施例l同樣地進(jìn)行了第l模擬、第2模 擬和比較判定工序。將作為第l模擬的結(jié)果的隨時間變化的產(chǎn) 生應(yīng)變表示在圖9中，將隨時間變化的應(yīng)變速度的模擬表示在 圖8中，將作為第2模擬的結(jié)果的隨時間變化的斷裂應(yīng)變的模擬 結(jié)果表示在圖9中。
預(yù)測產(chǎn)生應(yīng)變在最大應(yīng)變產(chǎn)生部位不會大于斷裂應(yīng)變、除 熔接部之外的部分不會斷裂，實(shí)際上也能夠確認(rèn)不會斷裂。另 一方面，預(yù)測熔接部在沖擊之后大約0.4秒斷裂，實(shí)際上也能夠 在該時刻斷裂。
由圖8可知，沖擊之后0.4秒附近是應(yīng)變速度隨時間的變化 較大的時間區(qū)域。因而，能夠確認(rèn)只要不是本發(fā)明這樣的考慮 了應(yīng)變速度、產(chǎn)生應(yīng)變、斷裂應(yīng)變隨時間的變化的方法，就無 法準(zhǔn)確地對樹脂成形品進(jìn)行沖擊破壞預(yù)測。
權(quán)利要求
1.一種沖擊破壞預(yù)測方法，該樹脂成形品的沖擊破壞預(yù)測方法通過模擬來進(jìn)行，其中，包括斷裂應(yīng)變-應(yīng)變速度的關(guān)系式導(dǎo)出工序，該關(guān)系式是使用由上述樹脂成形品所含有的樹脂制作的樹脂試樣而由每個應(yīng)變速度對應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線獲得的；第1模擬，模擬在規(guī)定條件下對上述樹脂成形品的規(guī)定位置施加沖擊時的、上述樹脂成形品中的規(guī)定部分隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變；第2模擬，模擬在規(guī)定條件下對上述樹脂成形品的規(guī)定位置施加沖擊時的、上述樹脂成形品中的規(guī)定部分隨時間變化的應(yīng)變速度，通過將上述隨時間變化的應(yīng)變速度代入到上述關(guān)系式來模擬隨時間變化的斷裂應(yīng)變；比較判定工序，使用上述第1及第2模擬結(jié)果，隨著時間變化對上述產(chǎn)生應(yīng)變與上述斷裂應(yīng)變進(jìn)行比較，在上述產(chǎn)生應(yīng)變大于上述斷裂應(yīng)變的情況下，判定上述樹脂成形品產(chǎn)生破壞。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖擊破壞預(yù)測方法，其中， 上述規(guī)定位置是最大應(yīng)變產(chǎn)生部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖擊破壞預(yù)測方法，其中， 上述樹脂試樣是具有熔接部分的試樣； 上述關(guān)系式導(dǎo)出工序是上述熔接部分的斷裂應(yīng)變-應(yīng)變速度的關(guān)系式導(dǎo)出工序；上述規(guī)定位置是熔接部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖擊破壞預(yù)測方法，其中，上述關(guān)系式導(dǎo)出工序是沿著與上述樹脂成形品的樹脂流動 方向正交的方向的部分的斷裂應(yīng)變-應(yīng)變速度的關(guān)系式導(dǎo)出工 序；上述規(guī)定位置是沿著與上述樹脂成形品的樹脂流動方向正 交的方向的部分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在對樹脂成形品施加沖擊的情況下更加準(zhǔn)確的沖擊破壞預(yù)測方法。利用該沖擊破壞預(yù)測方法進(jìn)行預(yù)測沖擊破壞，該方法包括斷裂應(yīng)變-應(yīng)變速度的關(guān)系式導(dǎo)出工序，該工序使用樹脂成形品(構(gòu)成樹脂成形品的樹脂試樣)來進(jìn)行；第1模擬，模擬上述樹脂成形品中的規(guī)定部分隨時間變化的產(chǎn)生應(yīng)變；第2模擬，模擬上述樹脂成形品中的規(guī)定部分隨時間變化的應(yīng)變速度，通過將上述隨時間變化的應(yīng)變速度代入到上述關(guān)系式來模擬隨時間變化的斷裂應(yīng)變；比較判定工序，使用上述第1及第2模擬結(jié)果，隨時間變化對上述產(chǎn)生應(yīng)變與上述斷裂應(yīng)變進(jìn)行比較，在上述產(chǎn)生應(yīng)變大于上述斷裂應(yīng)變的情況下，判定上述樹脂成形品產(chǎn)生破壞。
文檔編號G01N3/30GK101676709SQ20091017186
公開日2010年3月24日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者大須賀晴信, 小林憲一郎 申請人:寶理塑料株式會社