変形解析モデルを作成する装置と方法
【課題】 変形解析時の計算負荷が小さい変形解析モデルを実現する。
【解決手段】 本発明は、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する装置に具現化される。この装置は、主に、流動解析手段と第１節点移動手段と節点結合手段を備えている。流動解析手段は、基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する。第１節点移動手段は、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる。節点結合手段は、表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する。
【解決手段】 本発明は、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する装置に具現化される。この装置は、主に、流動解析手段と第１節点移動手段と節点結合手段を備えている。流動解析手段は、基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する。第１節点移動手段は、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる。節点結合手段は、表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形解析モデルを作成する技術に関する。特に、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、基材層（コア層）と表皮層（スキン層）の二層構造を有する射出成形品の射出成形プロセスを解析する技術が開示されている。この技術では、基材層と表皮層のそれぞれを複数層のシェルメッシュで表現し、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層や表皮層の充填領域を算出している。この技術によれば、三次元のソリッドモデルを用いる必要がないので、成形型内の流動解析を比較的に簡単に行うことができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
射出成形品の成形条件を検証する際には、上記した成形型内の流動解析に加えて、射出成形品の射出成形プロセス後における収縮や反りをシミュレートする変形解析を行う必要がある。射出成形品の変形解析を行う場合、流動解析で用いたシェルメッシュをそのまま用いても、正確な変形解析を行うことは難しい。その一方において、流動解析で判明した射出成形品の二層構造を厳密に考慮したソリッドモデルを用いると、計算負荷が極めて大きくなってしまう。
本発明は、上記の課題を解決する。即ち、本発明は、必要とされる計算負荷を抑制しつつ、射出成形品の成形後における変形解析を正確に行うことを可能とする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する装置に具現化される。この装置は、主に、流動解析手段と第１節点移動手段と節点結合手段を備えている。流動解析手段は、基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する。第１節点移動手段は、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる。節点結合手段は、流動解析手段によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する。
【０００６】
この装置で作成される変形解析モデルは、シェルメッシュで構成されている。そのことから、この変形解析モデルを用いると、射出成形品の変形解析を比較的に小さな計算負荷で行うことができる。ここで、作成された変形解析モデルでは、流動解析の結果に応じてメッシュ節点が変位されており、表皮層や基材層の板厚分布が正しく再現されている。そのことから、射出成形品の変形解析を正確に行うことができる。シェルメッシュで作成された変形解析モデルであれば、ソリッドモデルで作成された変形解析モデルと比較して、変形解析時の計算負荷を顕著に低減することができる。
【０００７】
上記した装置では、第１節点移動手段によるメッシュ節点の移動量δと、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚ｔｕと、表皮層の板厚の設計値ｔｕ０との間に、表皮層から基材層への向き正として、δ＝ｔｕ／２−ｔｕ０／２の関係が成立することが好ましい。
上記の条件を満たす構成であると、流動解析で得られた表皮層や基材層の板厚分布を、変形解析モデルに忠実に反映させることができる。
【０００８】
本発明に係る上記の装置は、重心算出手段と第２節点移動手段をさらに備えることが好ましい。この場合、重心算出手段は、流動解析手段によって算出された表皮層及び基材層の板厚を用い、表皮層と基材層の全体の板厚方向における重心位置を算出するものであり、第２節点移動手段は、重心算出手段によって算出された重心位置の設計値に対する偏差に応じて、基材層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させるものであることが好ましい。
この構成によると、表皮層と基材層を構成する各材料の密度（比重）の差を、変形解析モデルに反映させることができる。即ち、表皮層と基材層を構成する各材料の密度が大きく異なる場合でも、射出成形品を正確に表現する変形解析モデルを作成することができる。
【０００９】
上記した装置では、第２節点移動手段によるメッシュ節点の移動量γと、重心算出手段によって算出された重心位置ｘと、当該重心位置の設計値ｘ０との間に、表皮層から基材層への向き正として、γ＝ｘ０−ｘの関係が成立することが好ましい。
上記の条件を満たす構成であると、表皮層と基材層を構成する各材料の密度の差を、変形解析モデルに忠実に反映させることができる。
【００１０】
本発明により、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する方法が提供される。この方法は、基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する流動解析工程を備える。この方法はまた、流動解析工程によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第１節点移動工程を備える。この方法はさらに、流動解析工程によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する節点結合工程を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、射出成形品の成形条件を検証する作業を正確かつ短時間で行うことが可能となり、射出成形品の開発コストや開発期間を圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施する好適な実施形態を列記する。
（形態１） 変形解析モデルを作成する装置は、コンピュータを用いて構成することが好ましい。
（形態２） 変形解析モデルを作成する装置は、基材層のシェルメッシュを記述するデータと、表皮層のシェルメッシュを記述するデータを記憶する手段を備えることが好ましい。
【実施例】
【００１３】
本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の変形解析モデル作成装置１０（以下、単にモデル作成装置１０と記す）の構成を示すブロック図である。図２は、モデル作成装置１０が実行する動作の流れを示すフローチャートである。ここで、モデル作成装置１０は、汎用のコンピュータと、そのコンピュータにインストールされたプログラムによって構成されている。
モデル作成装置１０は、射出成形品１００の変形解析モデル１０１を作成する装置である（図９参照）。モデル作成装置１０で作成した変形解析モデル１０１は、射出成形品１００の射出成形プロセス後における収縮や反りをシミュレートする変形解析に用いられる。この変形解析により、射出成形品１００の射出成形プロセス後における変形が推定され、金型形状、材料温度、射出圧力といった射出成形プロセスの各種条件が検証される。
【００１４】
モデル作成装置１０の構成及び動作を説明するに先立ち、図１０、図１１を参照して、モデル作成装置１０で取り扱う射出成形品１００について説明しておく。
図１０に、モデル作成装置１０で取り扱う射出成形品１００を例示する。図１１に示すように、モデル作成装置１０では、主に、基材層１０２と表皮層１０６の二層構造を有する射出成形品１００を取り扱う。ここで、図中の寸法ｔＬ０は、基材層１０２の設計寸法を示しており、図中の寸法ｔＵ０は、表皮層１０６の設計寸法を示している。また、図中の点Ｇ０は、基材層１０２と表皮層１０６の全体の板厚方向（図中上下方向）における設計上の重心を示しており、図中の寸法ｘ０は、基材層１０２の下面１０２ａから重心Ｇ０までの距離（重心位置）を示している。この重心位置ｘ０は、基材層１０２及び表皮層１０６の各板厚ｔＬ０、ｔＵ０と各密度ρＬ・ρＵを用い、下記式によって計算することができる。
ｘ０＝（２・ρＬ・ｔＬ０＋ρＵ・ｔＬ０＋ρＬ・ｔＵ０）／（ρＬ＋ρＵ）
【００１５】
図１１は、射出成形品１００の射出成形プロセスを模式的に示している。射出成形品１００の射出成形プロセスでは、図１１（ａ）に示す第１射出工程と、図１１（ｂ）に示す第２射出工程が実施される。第１射出工程では、下型１１２及び上型１１４からなる成形型１１０内に、基材層１０２を形成する樹脂材料が充填される。次いで、第２射出工程では、成形型１１０の上型１１４を変更した上で、成形型１１０内に表皮層１０６を形成する樹脂材料が充填される。ここで、基材層１０２を形成する樹脂材料と、表皮層１０６を形成する樹脂材料は、互いに異なる種類の樹脂材料であり、その密度（比重）も互いに異なる。第１射出工程で成形された基材層１０２は、第２射出工程の段階で未硬化の状態となっているので、第２射出工程においてその板厚が変化する。その結果、図１１（ｃ）に示すように、実際の射出成形品１００では、基材層１０２の板厚ｔＬ及び表皮層１０６の板厚ｔＵが、面方向において変化することとなり、それぞれの設計値ｔＬ０、ｔＵ０に対して偏差を持つことになる。
【００１６】
射出成形品１００の変形解析を正確に行うためには、このような板厚ｔＬ、ｔＵの分布を正しく表現する変形解析モデル１０１を作成する必要がある。例えば変形解析モデル１０１をソリッドモデル（三次元モデル）で作成すれば、変形解析モデル１０１に板厚ｔＬ、ｔＵの分布を正確に表現することができる。しかしながら、変形解析モデル１０１をソリッドモデルで作成すると、変形解析時における計算負荷は極めて大きくなってしまう。この問題に対して、本実施例のモデル作成装置１０では、詳しくは後述するように、射出成形品１００の板厚分布を表現する変形解析モデル１０１を、シェルメッシュ（二次元モデル）によって作成することができる。そのことから、変形解析時の計算負荷を顕著に低減することを可能とする。
【００１７】
次に、図１を参照して、モデル作成装置１０の構成について説明する。図１に示すように、モデル作成装置１０は、機能的に、データ記憶部２０と、データ処理部３０を備えている。データ記憶部２０及びデータ処理部３０は、コンピュータの記憶装置や中央処理装置（ＣＰＵ）といったハードウエアと、記憶装置に記憶されている各種のソフトウエアによって構成されている。
【００１８】
データ記憶部２０は、データ処理部３０が用いる各種のデータを記憶する。データ記憶部２０は、例えば、基材層シェルメッシュデータ２２と、表皮層シェルメッシュデータ２４を記憶することができる。基材層シェルメッシュデータ２２は、射出成形品１００の基材層１０２を表現する基材層シェルメッシュ１０４（例えば図３参照）を記述するデータである。表皮層シェルメッシュデータ２４は、射出成形品１００の表皮層１０６を表現する表皮層シェルメッシュ１０８（例えば図４参照）を記述するデータである。基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は、外部のメッシュ作成装置によって作成され、作業者によってモデル作成装置１０に入力される。データ記憶部２０に記憶された基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は、データ処理部３０による変形解析モデル１０１の作成処理に用いられる。
データ記憶部２０は、さらに、変形解析モデルデータ２８を記憶することができる。変形解析モデルデータ２８は、データ処理部３０によって作成された変形解析モデル１０１を記述するデータである。変形解析モデルデータ２８は、データ処理部３０によって作成され、データ記憶部２０に記憶される。
【００１９】
データ処理部３０は、機能的に、流動解析部３２と、第１節点移動部３４と、重心算出部３６と、第２節点移動部３８と、節点結合部４０を備えている。データ処理部３０の各部の機能については、後段において図２のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。ここでは、各部の機能を詳細に説明するのに先立ち、各部の機能についてその概要を説明しておく。
流動解析部３２は、図３、図４、図５に示すように、基材層シェルメッシュ１０４と表皮層シェルメッシュ１０８を用い、射出成形プロセス時における成形型１１０内の流動解析を実行して、基材層１０２と表皮層１０６の各位置における板厚ｔＬ、ｔＵ（板厚分布）を算出することができる。
第１節点移動部３４は、図６に示すように、流動解析部３２によって算出された表皮層１０６の板厚ｔＵの設計値ｔＵ０に対する偏差に応じて、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを板厚方向に移動させることができる。
【００２０】
重心算出部３６は、図７に示すように、流動解析部３２によって算出された基材層１０２及び表皮層１０６の板厚ｔＬ、ｔＵを用い、基材層１０２と表皮層１０６の全体の板厚方向における重心位置ｘを算出することができる。また、重心算出部３６は、算出した重心位置ｘの設計値ｘ０に対する偏差γを算出することができる。ここで、重心位置ｘ、ｘ０は、基材層１０２の下面１０２ａから重心Ｇ、Ｇ０までの距離を示す。
第２節点移動部３８は、図８に示すように、重心算出部３６によって算出された重心位置ｘの設計値ｘ０に対する偏差γに応じて、基材層シェルメッシュ１０４の各メッシュ節点１０４ａを板厚方向に移動させることができる。
節点結合部４０は、図９に示すように、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを、板厚方向に隣接する基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａに結合することができる。この節点結合部４０による結合処理の結果、射出成形品１００の変形解析モデル１０１が作成される。
【００２１】
次に、図２に示すフローチャートに沿って、モデル作成装置１０が変形解析モデル１０１を作成する際に実行する処理を詳細に説明していく。
先ず、図２のステップＳ２では、モデル作成装置１０に、基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４を入力する。入力する基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は、射出成形品１００の形状（厳密には、成形型１１０のキャビティの形状）に基づいて、例えば外部のメッシュ作成装置を用いて作成すればよい。ここで、基材層１０２と表皮層１０６の二次元形状が同一である場合は、基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は共通化することもできる。
【００２２】
次に、ステップＳ４では、図３に示すように、基材層１０２の射出成形を行う第１射出工程の流動解析が実行される。この第１射出工程の流動解析は、データ処理部３０の流動解析部３２によって行われる。流動解析部３２は、基材層シェルメッシュデータ２２に記述された基材層シェルメッシュ１０４を用い、予め設定された解析条件に基づいて、成形型１１０内の流動解析を実行する。ここで、基材層シェルメッシュ１０４は、基材層１０２の板厚方向中央に配置されている。
次に、ステップＳ６では、図４に示すように、表皮層１０６の射出成形を行う第２射出工程の流動解析が実行される。この第１射出工程の流動解析についても、流動解析部３２によって行われる。流動解析部３２は、基材層シェルメッシュデータ２２に記述された基材層シェルメッシュ１０４と、表皮層シェルメッシュデータ２４に記述された表皮層シェルメッシュ１０８を用い、予め設定された解析条件に基づいて、成形型１１０内の流動解析を実行する。このとき、表皮層シェルメッシュ１０８は、表皮層１０６の板厚方向中央に配置されている。この流動解析により、基材層１０２及び表皮層１０６の各位置における板厚ｔＬ、ｔＵ（板厚分布）が算出される（図５参照）。なお、基材層１０２及び表皮層１０６の板厚ｔＬ、ｔＵは、熱及び剛性の釣り合いによって算出される。
【００２３】
次に、ステップＳ８では、図６に示すように、表皮層シェルメッシュ１０８のメッシュ節点１０８ａを、板厚方向に移動させるオフセット処理が実行される。このオフセット処理は、データ処理部３０の第１節点移動部３４によって行われる。先にも説明したように、第１節点移動部３４は、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを、表皮層１０６の板厚ｔＵの設計値ｔＵ０に対する偏差に応じて、板厚方向に移動させる。このとき、本実施例では、各メッシュ節点１０８ａが表皮層１０６の板厚方向中央に維持されるように、各メッシュ節点１０８ａの移動量δを下記式によって定める。
δ＝ｔＵ／２−ｔＵ０／２
ここで、上記式の移動量δは、表皮層１０６から基材層１０２への向き正としている。即ち、算出された板厚ｔＵが設計値ｔＵ０よりも大きい範囲では、メッシュ節点１０８ａが基材層シェルメッシュ１０４に向けて（図内の下方に）移動され、算出された板厚ｔＵが設計値ｔＵ０よりも小さい範囲では、その逆向き（図内の上方に）に移動される。なお、偏差ｔＵ−ｔＵ０に対するメッシュ節点１０８ａの移動量δの関係は、上記した関係のみに限定されず、経験等に基づいて適宜調整することができる。このステップＳ８の処理により、基材層１０２及び表皮層１０６の実際の板厚ｔＬ、ｔＵが考慮される。
【００２４】
次に、ステップＳ１０では、図７に示すように、基材層１０２と表皮層１０６の全体の板厚方向における重心位置ｘが算出される。この算出処理は、データ処理部３０の重心算出部３６によって行われる。また、重心算出部３６は、算出した重心位置ｘを用いて、その設計値ｘ０に対する偏差γを算出する。ここで、重心位置ｘは、基材層１０２及び表皮層１０６の各板厚ｔＬ、ｔＵと各密度ρＬ、ρＵを用いて、下記式によって算出することができる。
ｘ＝（２・ρＬ・ｔＬ＋ρＵ・ｔＬ＋ρＬ・ｔＵ）／（ρＬ＋ρＵ）
なお、基材層１０２及び表皮層１０６の各板厚ｔＬ、ｔＵが面方向において変動することから、重心位置ｘ及びその偏差γについても面方向において変動する。従って、このステップＳ１０では、面方向の各位置について重心位置ｘ及びその偏差γが算出される。即ち、重心位置ｘ及びその偏差γの分布が計算される。
【００２５】
次に、ステップＳ１２では、図８に示すように、基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａを、板厚方向に移動させるオフセット処理が実行される。このオフセット処理は、データ処理部３０の第２節点移動部３８によって行われる。第２節点移動部３８は、先にも説明したように、基材層シェルメッシュ１０４の各メッシュ節点１０４ａを、重心位置ｘの設計値ｘ０に対する偏差γに応じて、板厚方向に移動させる。詳しくは、基材層１０２から表皮層１０６への向き正として、各メッシュ節点１０８ａを、その位置における偏差γ＝ｘ−ｘ０だけ移動させる。即ち、算出された重心位置ｘが設計値ｘ０よりも大きい（表皮層１０６側に位置する）範囲では、メッシュ節点１０４ａが表皮層シェルメッシュ１０８に向けて（図内の上方に）移動され、算出された重心位置ｘが設計値ｘ０よりも小さい（基材層１０２側に位置する）範囲では、その逆向き（図内の下方に）に移動される。このステップＳ１２の処理により、基材層１０２及び表皮層１０６の重心位置ｘが考慮され、基材層１０２及び表皮層１０６の密度ρＬ、ρＵの差が反映される。
【００２６】
次に、ステップＳ１４では、図９に示すように、基材層シェルメッシュ１０４と表皮層シェルメッシュ１０８を互いに結合する処理が実行される。この結合処理は、データ処理部３０の節点結合部４０によって行われる。節点結合部４０は、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを、板厚方向に隣接する基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａに結合し、両シェルメッシュ１０４、１０６を一体化する。それにより、射出成形品１００の変形解析モデル１０１が完成する。メッシュ節点１０４ａ、１０８ａを互いに結合する結合要素（結合条件）１０９には、適宜、剛性要素、弾性要素、粘弾性要素等を用いることができる。
最後に、ステップＳ１６では、作成された変形解析モデル１０１がデータ化され、変形解析モデルデータ２８がデータ記憶部２０に記憶される。データ記憶部２０に記憶された変形解析モデル１０１は、図示しないデータ出力装置（例えば記録メディアドライブ装置）を用いて、適宜出力させることができる。
【００２７】
以上のように、本実施例のモデル作成装置１０では、二層構造を有する射出成形品１００の変形解析モデル１０１を、二次元のシェルメッシュ１０４、１０８を用いて作成することができる。変形解析モデル１０１がシェルメッシュ１０４、１０８の集合で構成されていることから、それを用いた変形解析の計算負荷は比較的に小さく、短時間で行うことができる。
また、モデル作成装置１０で作成される変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の実際の板厚ｔＬ、ｔＵに応じて、表皮層シェルメッシュ１０８のシェル節点１０８ａが板厚方向にオフセットされている。それにより、変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の実際の板厚ｔＬ、ｔＵが考慮されており、射出成形品１００の変形解析を正確に実行することが可能となっている。
さらに、モデル作成装置１０で作成される変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の全体の重心位置ｘに応じて、基材層シェルメッシュ１０４のシェル節点１０４ａが板厚方向にオフセットされている。それにより、変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の密度ρＬ、ρＵの差が考慮されており、射出成形品１００の変形解析をさらに正確に実行することが可能となっている。
【００２８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、第１移動節点移動部３４によるオフセット処理（ステップＳ８）では、表皮層シェルメッシュ１０８のメッシュ節点１０８ａだけでなく、基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａをさらに移動させてもよい。
また、第２節点移動部３８によるオフセット処理（ステップＳ１２）は、必ずしも必要でなく、例えば基材層１０２と表皮層１０６の密度ρＬ、ρＵの差が無視できる場合には、省略することもできる。
【００２９】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】変形解析モデル作成装置の構成を示すブロック図。
【図２】変形解析モデルを作成する処理の流れを示すフローチャート。
【図３】第１射出工程の流動解析を模式的に示す図。
【図４】第２射出工程の流動解析を模式的に示す図。
【図５】流動解析が完了した状態を示す図。
【図６】表皮層シェルメッシュのオフセット処理を模式的に示す図。
【図７】重心位置の算出処理を模式的に示す図。
【図８】基材層シェルメッシュのオフセット処理を模式的に示す図。
【図９】変形解析モデルを模式的に示す図。
【図１０】変形解析モデルを作成する対象となる射出成形品の一例を示す図。
【図１１】図１に例示する射出成形品の射出成形プロセスを模式的に示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１０：モデル作成装置
２０：データ記憶部
２２：基材層シェルメッシュデータ
２４：表皮層シェルメッシュデータ
２８：変形解析モデルデータ
３０：データ処理部
３２：流動解析部
３４：第１節点移動部
３６：重心算出部
３８：第２節点移動部
４０：節点結合部
１００：射出成形品
１０１：変形解析モデル
１０２：基材層
１０４：基材層シェルメッシュ
１０４ａ：基材層シェルメッシュのメッシュ節点
１０６：表皮層
１０８：表皮層シェルメッシュ
１０８ａ：表皮層シェルメッシュのメッシュ節点
１１０：成形型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形解析モデルを作成する技術に関する。特に、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、基材層（コア層）と表皮層（スキン層）の二層構造を有する射出成形品の射出成形プロセスを解析する技術が開示されている。この技術では、基材層と表皮層のそれぞれを複数層のシェルメッシュで表現し、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層や表皮層の充填領域を算出している。この技術によれば、三次元のソリッドモデルを用いる必要がないので、成形型内の流動解析を比較的に簡単に行うことができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
射出成形品の成形条件を検証する際には、上記した成形型内の流動解析に加えて、射出成形品の射出成形プロセス後における収縮や反りをシミュレートする変形解析を行う必要がある。射出成形品の変形解析を行う場合、流動解析で用いたシェルメッシュをそのまま用いても、正確な変形解析を行うことは難しい。その一方において、流動解析で判明した射出成形品の二層構造を厳密に考慮したソリッドモデルを用いると、計算負荷が極めて大きくなってしまう。
本発明は、上記の課題を解決する。即ち、本発明は、必要とされる計算負荷を抑制しつつ、射出成形品の成形後における変形解析を正確に行うことを可能とする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する装置に具現化される。この装置は、主に、流動解析手段と第１節点移動手段と節点結合手段を備えている。流動解析手段は、基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する。第１節点移動手段は、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる。節点結合手段は、流動解析手段によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する。
【０００６】
この装置で作成される変形解析モデルは、シェルメッシュで構成されている。そのことから、この変形解析モデルを用いると、射出成形品の変形解析を比較的に小さな計算負荷で行うことができる。ここで、作成された変形解析モデルでは、流動解析の結果に応じてメッシュ節点が変位されており、表皮層や基材層の板厚分布が正しく再現されている。そのことから、射出成形品の変形解析を正確に行うことができる。シェルメッシュで作成された変形解析モデルであれば、ソリッドモデルで作成された変形解析モデルと比較して、変形解析時の計算負荷を顕著に低減することができる。
【０００７】
上記した装置では、第１節点移動手段によるメッシュ節点の移動量δと、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚ｔｕと、表皮層の板厚の設計値ｔｕ０との間に、表皮層から基材層への向き正として、δ＝ｔｕ／２−ｔｕ０／２の関係が成立することが好ましい。
上記の条件を満たす構成であると、流動解析で得られた表皮層や基材層の板厚分布を、変形解析モデルに忠実に反映させることができる。
【０００８】
本発明に係る上記の装置は、重心算出手段と第２節点移動手段をさらに備えることが好ましい。この場合、重心算出手段は、流動解析手段によって算出された表皮層及び基材層の板厚を用い、表皮層と基材層の全体の板厚方向における重心位置を算出するものであり、第２節点移動手段は、重心算出手段によって算出された重心位置の設計値に対する偏差に応じて、基材層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させるものであることが好ましい。
この構成によると、表皮層と基材層を構成する各材料の密度（比重）の差を、変形解析モデルに反映させることができる。即ち、表皮層と基材層を構成する各材料の密度が大きく異なる場合でも、射出成形品を正確に表現する変形解析モデルを作成することができる。
【０００９】
上記した装置では、第２節点移動手段によるメッシュ節点の移動量γと、重心算出手段によって算出された重心位置ｘと、当該重心位置の設計値ｘ０との間に、表皮層から基材層への向き正として、γ＝ｘ０−ｘの関係が成立することが好ましい。
上記の条件を満たす構成であると、表皮層と基材層を構成する各材料の密度の差を、変形解析モデルに忠実に反映させることができる。
【００１０】
本発明により、基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する方法が提供される。この方法は、基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する流動解析工程を備える。この方法はまた、流動解析工程によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第１節点移動工程を備える。この方法はさらに、流動解析工程によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する節点結合工程を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、射出成形品の成形条件を検証する作業を正確かつ短時間で行うことが可能となり、射出成形品の開発コストや開発期間を圧縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施する好適な実施形態を列記する。
（形態１） 変形解析モデルを作成する装置は、コンピュータを用いて構成することが好ましい。
（形態２） 変形解析モデルを作成する装置は、基材層のシェルメッシュを記述するデータと、表皮層のシェルメッシュを記述するデータを記憶する手段を備えることが好ましい。
【実施例】
【００１３】
本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例の変形解析モデル作成装置１０（以下、単にモデル作成装置１０と記す）の構成を示すブロック図である。図２は、モデル作成装置１０が実行する動作の流れを示すフローチャートである。ここで、モデル作成装置１０は、汎用のコンピュータと、そのコンピュータにインストールされたプログラムによって構成されている。
モデル作成装置１０は、射出成形品１００の変形解析モデル１０１を作成する装置である（図９参照）。モデル作成装置１０で作成した変形解析モデル１０１は、射出成形品１００の射出成形プロセス後における収縮や反りをシミュレートする変形解析に用いられる。この変形解析により、射出成形品１００の射出成形プロセス後における変形が推定され、金型形状、材料温度、射出圧力といった射出成形プロセスの各種条件が検証される。
【００１４】
モデル作成装置１０の構成及び動作を説明するに先立ち、図１０、図１１を参照して、モデル作成装置１０で取り扱う射出成形品１００について説明しておく。
図１０に、モデル作成装置１０で取り扱う射出成形品１００を例示する。図１１に示すように、モデル作成装置１０では、主に、基材層１０２と表皮層１０６の二層構造を有する射出成形品１００を取り扱う。ここで、図中の寸法ｔＬ０は、基材層１０２の設計寸法を示しており、図中の寸法ｔＵ０は、表皮層１０６の設計寸法を示している。また、図中の点Ｇ０は、基材層１０２と表皮層１０６の全体の板厚方向（図中上下方向）における設計上の重心を示しており、図中の寸法ｘ０は、基材層１０２の下面１０２ａから重心Ｇ０までの距離（重心位置）を示している。この重心位置ｘ０は、基材層１０２及び表皮層１０６の各板厚ｔＬ０、ｔＵ０と各密度ρＬ・ρＵを用い、下記式によって計算することができる。
ｘ０＝（２・ρＬ・ｔＬ０＋ρＵ・ｔＬ０＋ρＬ・ｔＵ０）／（ρＬ＋ρＵ）
【００１５】
図１１は、射出成形品１００の射出成形プロセスを模式的に示している。射出成形品１００の射出成形プロセスでは、図１１（ａ）に示す第１射出工程と、図１１（ｂ）に示す第２射出工程が実施される。第１射出工程では、下型１１２及び上型１１４からなる成形型１１０内に、基材層１０２を形成する樹脂材料が充填される。次いで、第２射出工程では、成形型１１０の上型１１４を変更した上で、成形型１１０内に表皮層１０６を形成する樹脂材料が充填される。ここで、基材層１０２を形成する樹脂材料と、表皮層１０６を形成する樹脂材料は、互いに異なる種類の樹脂材料であり、その密度（比重）も互いに異なる。第１射出工程で成形された基材層１０２は、第２射出工程の段階で未硬化の状態となっているので、第２射出工程においてその板厚が変化する。その結果、図１１（ｃ）に示すように、実際の射出成形品１００では、基材層１０２の板厚ｔＬ及び表皮層１０６の板厚ｔＵが、面方向において変化することとなり、それぞれの設計値ｔＬ０、ｔＵ０に対して偏差を持つことになる。
【００１６】
射出成形品１００の変形解析を正確に行うためには、このような板厚ｔＬ、ｔＵの分布を正しく表現する変形解析モデル１０１を作成する必要がある。例えば変形解析モデル１０１をソリッドモデル（三次元モデル）で作成すれば、変形解析モデル１０１に板厚ｔＬ、ｔＵの分布を正確に表現することができる。しかしながら、変形解析モデル１０１をソリッドモデルで作成すると、変形解析時における計算負荷は極めて大きくなってしまう。この問題に対して、本実施例のモデル作成装置１０では、詳しくは後述するように、射出成形品１００の板厚分布を表現する変形解析モデル１０１を、シェルメッシュ（二次元モデル）によって作成することができる。そのことから、変形解析時の計算負荷を顕著に低減することを可能とする。
【００１７】
次に、図１を参照して、モデル作成装置１０の構成について説明する。図１に示すように、モデル作成装置１０は、機能的に、データ記憶部２０と、データ処理部３０を備えている。データ記憶部２０及びデータ処理部３０は、コンピュータの記憶装置や中央処理装置（ＣＰＵ）といったハードウエアと、記憶装置に記憶されている各種のソフトウエアによって構成されている。
【００１８】
データ記憶部２０は、データ処理部３０が用いる各種のデータを記憶する。データ記憶部２０は、例えば、基材層シェルメッシュデータ２２と、表皮層シェルメッシュデータ２４を記憶することができる。基材層シェルメッシュデータ２２は、射出成形品１００の基材層１０２を表現する基材層シェルメッシュ１０４（例えば図３参照）を記述するデータである。表皮層シェルメッシュデータ２４は、射出成形品１００の表皮層１０６を表現する表皮層シェルメッシュ１０８（例えば図４参照）を記述するデータである。基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は、外部のメッシュ作成装置によって作成され、作業者によってモデル作成装置１０に入力される。データ記憶部２０に記憶された基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は、データ処理部３０による変形解析モデル１０１の作成処理に用いられる。
データ記憶部２０は、さらに、変形解析モデルデータ２８を記憶することができる。変形解析モデルデータ２８は、データ処理部３０によって作成された変形解析モデル１０１を記述するデータである。変形解析モデルデータ２８は、データ処理部３０によって作成され、データ記憶部２０に記憶される。
【００１９】
データ処理部３０は、機能的に、流動解析部３２と、第１節点移動部３４と、重心算出部３６と、第２節点移動部３８と、節点結合部４０を備えている。データ処理部３０の各部の機能については、後段において図２のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。ここでは、各部の機能を詳細に説明するのに先立ち、各部の機能についてその概要を説明しておく。
流動解析部３２は、図３、図４、図５に示すように、基材層シェルメッシュ１０４と表皮層シェルメッシュ１０８を用い、射出成形プロセス時における成形型１１０内の流動解析を実行して、基材層１０２と表皮層１０６の各位置における板厚ｔＬ、ｔＵ（板厚分布）を算出することができる。
第１節点移動部３４は、図６に示すように、流動解析部３２によって算出された表皮層１０６の板厚ｔＵの設計値ｔＵ０に対する偏差に応じて、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを板厚方向に移動させることができる。
【００２０】
重心算出部３６は、図７に示すように、流動解析部３２によって算出された基材層１０２及び表皮層１０６の板厚ｔＬ、ｔＵを用い、基材層１０２と表皮層１０６の全体の板厚方向における重心位置ｘを算出することができる。また、重心算出部３６は、算出した重心位置ｘの設計値ｘ０に対する偏差γを算出することができる。ここで、重心位置ｘ、ｘ０は、基材層１０２の下面１０２ａから重心Ｇ、Ｇ０までの距離を示す。
第２節点移動部３８は、図８に示すように、重心算出部３６によって算出された重心位置ｘの設計値ｘ０に対する偏差γに応じて、基材層シェルメッシュ１０４の各メッシュ節点１０４ａを板厚方向に移動させることができる。
節点結合部４０は、図９に示すように、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを、板厚方向に隣接する基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａに結合することができる。この節点結合部４０による結合処理の結果、射出成形品１００の変形解析モデル１０１が作成される。
【００２１】
次に、図２に示すフローチャートに沿って、モデル作成装置１０が変形解析モデル１０１を作成する際に実行する処理を詳細に説明していく。
先ず、図２のステップＳ２では、モデル作成装置１０に、基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４を入力する。入力する基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は、射出成形品１００の形状（厳密には、成形型１１０のキャビティの形状）に基づいて、例えば外部のメッシュ作成装置を用いて作成すればよい。ここで、基材層１０２と表皮層１０６の二次元形状が同一である場合は、基材層シェルメッシュデータ２２及び表皮層シェルメッシュデータ２４は共通化することもできる。
【００２２】
次に、ステップＳ４では、図３に示すように、基材層１０２の射出成形を行う第１射出工程の流動解析が実行される。この第１射出工程の流動解析は、データ処理部３０の流動解析部３２によって行われる。流動解析部３２は、基材層シェルメッシュデータ２２に記述された基材層シェルメッシュ１０４を用い、予め設定された解析条件に基づいて、成形型１１０内の流動解析を実行する。ここで、基材層シェルメッシュ１０４は、基材層１０２の板厚方向中央に配置されている。
次に、ステップＳ６では、図４に示すように、表皮層１０６の射出成形を行う第２射出工程の流動解析が実行される。この第１射出工程の流動解析についても、流動解析部３２によって行われる。流動解析部３２は、基材層シェルメッシュデータ２２に記述された基材層シェルメッシュ１０４と、表皮層シェルメッシュデータ２４に記述された表皮層シェルメッシュ１０８を用い、予め設定された解析条件に基づいて、成形型１１０内の流動解析を実行する。このとき、表皮層シェルメッシュ１０８は、表皮層１０６の板厚方向中央に配置されている。この流動解析により、基材層１０２及び表皮層１０６の各位置における板厚ｔＬ、ｔＵ（板厚分布）が算出される（図５参照）。なお、基材層１０２及び表皮層１０６の板厚ｔＬ、ｔＵは、熱及び剛性の釣り合いによって算出される。
【００２３】
次に、ステップＳ８では、図６に示すように、表皮層シェルメッシュ１０８のメッシュ節点１０８ａを、板厚方向に移動させるオフセット処理が実行される。このオフセット処理は、データ処理部３０の第１節点移動部３４によって行われる。先にも説明したように、第１節点移動部３４は、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを、表皮層１０６の板厚ｔＵの設計値ｔＵ０に対する偏差に応じて、板厚方向に移動させる。このとき、本実施例では、各メッシュ節点１０８ａが表皮層１０６の板厚方向中央に維持されるように、各メッシュ節点１０８ａの移動量δを下記式によって定める。
δ＝ｔＵ／２−ｔＵ０／２
ここで、上記式の移動量δは、表皮層１０６から基材層１０２への向き正としている。即ち、算出された板厚ｔＵが設計値ｔＵ０よりも大きい範囲では、メッシュ節点１０８ａが基材層シェルメッシュ１０４に向けて（図内の下方に）移動され、算出された板厚ｔＵが設計値ｔＵ０よりも小さい範囲では、その逆向き（図内の上方に）に移動される。なお、偏差ｔＵ−ｔＵ０に対するメッシュ節点１０８ａの移動量δの関係は、上記した関係のみに限定されず、経験等に基づいて適宜調整することができる。このステップＳ８の処理により、基材層１０２及び表皮層１０６の実際の板厚ｔＬ、ｔＵが考慮される。
【００２４】
次に、ステップＳ１０では、図７に示すように、基材層１０２と表皮層１０６の全体の板厚方向における重心位置ｘが算出される。この算出処理は、データ処理部３０の重心算出部３６によって行われる。また、重心算出部３６は、算出した重心位置ｘを用いて、その設計値ｘ０に対する偏差γを算出する。ここで、重心位置ｘは、基材層１０２及び表皮層１０６の各板厚ｔＬ、ｔＵと各密度ρＬ、ρＵを用いて、下記式によって算出することができる。
ｘ＝（２・ρＬ・ｔＬ＋ρＵ・ｔＬ＋ρＬ・ｔＵ）／（ρＬ＋ρＵ）
なお、基材層１０２及び表皮層１０６の各板厚ｔＬ、ｔＵが面方向において変動することから、重心位置ｘ及びその偏差γについても面方向において変動する。従って、このステップＳ１０では、面方向の各位置について重心位置ｘ及びその偏差γが算出される。即ち、重心位置ｘ及びその偏差γの分布が計算される。
【００２５】
次に、ステップＳ１２では、図８に示すように、基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａを、板厚方向に移動させるオフセット処理が実行される。このオフセット処理は、データ処理部３０の第２節点移動部３８によって行われる。第２節点移動部３８は、先にも説明したように、基材層シェルメッシュ１０４の各メッシュ節点１０４ａを、重心位置ｘの設計値ｘ０に対する偏差γに応じて、板厚方向に移動させる。詳しくは、基材層１０２から表皮層１０６への向き正として、各メッシュ節点１０８ａを、その位置における偏差γ＝ｘ−ｘ０だけ移動させる。即ち、算出された重心位置ｘが設計値ｘ０よりも大きい（表皮層１０６側に位置する）範囲では、メッシュ節点１０４ａが表皮層シェルメッシュ１０８に向けて（図内の上方に）移動され、算出された重心位置ｘが設計値ｘ０よりも小さい（基材層１０２側に位置する）範囲では、その逆向き（図内の下方に）に移動される。このステップＳ１２の処理により、基材層１０２及び表皮層１０６の重心位置ｘが考慮され、基材層１０２及び表皮層１０６の密度ρＬ、ρＵの差が反映される。
【００２６】
次に、ステップＳ１４では、図９に示すように、基材層シェルメッシュ１０４と表皮層シェルメッシュ１０８を互いに結合する処理が実行される。この結合処理は、データ処理部３０の節点結合部４０によって行われる。節点結合部４０は、表皮層シェルメッシュ１０８の各メッシュ節点１０８ａを、板厚方向に隣接する基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａに結合し、両シェルメッシュ１０４、１０６を一体化する。それにより、射出成形品１００の変形解析モデル１０１が完成する。メッシュ節点１０４ａ、１０８ａを互いに結合する結合要素（結合条件）１０９には、適宜、剛性要素、弾性要素、粘弾性要素等を用いることができる。
最後に、ステップＳ１６では、作成された変形解析モデル１０１がデータ化され、変形解析モデルデータ２８がデータ記憶部２０に記憶される。データ記憶部２０に記憶された変形解析モデル１０１は、図示しないデータ出力装置（例えば記録メディアドライブ装置）を用いて、適宜出力させることができる。
【００２７】
以上のように、本実施例のモデル作成装置１０では、二層構造を有する射出成形品１００の変形解析モデル１０１を、二次元のシェルメッシュ１０４、１０８を用いて作成することができる。変形解析モデル１０１がシェルメッシュ１０４、１０８の集合で構成されていることから、それを用いた変形解析の計算負荷は比較的に小さく、短時間で行うことができる。
また、モデル作成装置１０で作成される変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の実際の板厚ｔＬ、ｔＵに応じて、表皮層シェルメッシュ１０８のシェル節点１０８ａが板厚方向にオフセットされている。それにより、変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の実際の板厚ｔＬ、ｔＵが考慮されており、射出成形品１００の変形解析を正確に実行することが可能となっている。
さらに、モデル作成装置１０で作成される変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の全体の重心位置ｘに応じて、基材層シェルメッシュ１０４のシェル節点１０４ａが板厚方向にオフセットされている。それにより、変形解析モデル１０１では、基材層１０２及び表皮層１０６の密度ρＬ、ρＵの差が考慮されており、射出成形品１００の変形解析をさらに正確に実行することが可能となっている。
【００２８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、第１移動節点移動部３４によるオフセット処理（ステップＳ８）では、表皮層シェルメッシュ１０８のメッシュ節点１０８ａだけでなく、基材層シェルメッシュ１０４のメッシュ節点１０４ａをさらに移動させてもよい。
また、第２節点移動部３８によるオフセット処理（ステップＳ１２）は、必ずしも必要でなく、例えば基材層１０２と表皮層１０６の密度ρＬ、ρＵの差が無視できる場合には、省略することもできる。
【００２９】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】変形解析モデル作成装置の構成を示すブロック図。
【図２】変形解析モデルを作成する処理の流れを示すフローチャート。
【図３】第１射出工程の流動解析を模式的に示す図。
【図４】第２射出工程の流動解析を模式的に示す図。
【図５】流動解析が完了した状態を示す図。
【図６】表皮層シェルメッシュのオフセット処理を模式的に示す図。
【図７】重心位置の算出処理を模式的に示す図。
【図８】基材層シェルメッシュのオフセット処理を模式的に示す図。
【図９】変形解析モデルを模式的に示す図。
【図１０】変形解析モデルを作成する対象となる射出成形品の一例を示す図。
【図１１】図１に例示する射出成形品の射出成形プロセスを模式的に示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１０：モデル作成装置
２０：データ記憶部
２２：基材層シェルメッシュデータ
２４：表皮層シェルメッシュデータ
２８：変形解析モデルデータ
３０：データ処理部
３２：流動解析部
３４：第１節点移動部
３６：重心算出部
３８：第２節点移動部
４０：節点結合部
１００：射出成形品
１０１：変形解析モデル
１０２：基材層
１０４：基材層シェルメッシュ
１０４ａ：基材層シェルメッシュのメッシュ節点
１０６：表皮層
１０８：表皮層シェルメッシュ
１０８ａ：表皮層シェルメッシュのメッシュ節点
１１０：成形型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する装置あり、
基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する流動解析手段と、
流動解析手段によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第１節点移動手段と、
流動解析手段によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する節点結合手段と、
を備える変形解析モデルを作成する装置。
【請求項２】
第１節点移動手段によるメッシュ節点の移動量δと、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚ｔＵと、表皮層の板厚の設計値ｔＵ０との間には、表皮層から基材層への向き正としたときに、δ＝ｔＵ／２−ｔＵ０／２の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の変形解析モデルを作成する装置。
【請求項３】
流動解析手段によって算出された基材層及び表皮層の板厚を用い、基材層と表皮層の全体の板厚方向における重心位置を算出する重心算出手段と、
重心算出手段によって算出された重心位置の設計値に対する偏差に応じて、基材層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第２節点移動手段と、
をさらに備える請求項１又は２に記載の変形解析モデルを作成する装置。
【請求項４】
第２節点移動手段によるメッシュ節点の移動量γと、重心算出手段によって算出された重心位置ｘと、当該重心位置の設計値ｘ０との間には、基材層から表皮層への向き正としたときに、γ＝ｘ−ｘ０の関係が成立することを特徴とする請求項３に記載の変形解析モデルを作成する装置。
【請求項５】
基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する方法であり、
基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する流動解析工程と、
流動解析工程によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第１節点移動工程と、
流動解析工程によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する節点結合工程と、
を備える変形解析モデルを作成する方法。
【請求項１】
基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する装置あり、
基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する流動解析手段と、
流動解析手段によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第１節点移動手段と、
流動解析手段によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する節点結合手段と、
を備える変形解析モデルを作成する装置。
【請求項２】
第１節点移動手段によるメッシュ節点の移動量δと、流動解析手段によって算出された表皮層の板厚ｔＵと、表皮層の板厚の設計値ｔＵ０との間には、表皮層から基材層への向き正としたときに、δ＝ｔＵ／２−ｔＵ０／２の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の変形解析モデルを作成する装置。
【請求項３】
流動解析手段によって算出された基材層及び表皮層の板厚を用い、基材層と表皮層の全体の板厚方向における重心位置を算出する重心算出手段と、
重心算出手段によって算出された重心位置の設計値に対する偏差に応じて、基材層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第２節点移動手段と、
をさらに備える請求項１又は２に記載の変形解析モデルを作成する装置。
【請求項４】
第２節点移動手段によるメッシュ節点の移動量γと、重心算出手段によって算出された重心位置ｘと、当該重心位置の設計値ｘ０との間には、基材層から表皮層への向き正としたときに、γ＝ｘ−ｘ０の関係が成立することを特徴とする請求項３に記載の変形解析モデルを作成する装置。
【請求項５】
基材層と表皮層の二層構造を有する射出成形品の変形解析モデルを作成する方法であり、
基材層と表皮層のそれぞれのシェルメッシュを用い、射出成形時における成形型内の流動解析を実行して、基材層と表皮層の板厚分布を算出する流動解析工程と、
流動解析工程によって算出された表皮層の板厚の設計値に対する偏差に応じて、表皮層の各メッシュ節点を板厚方向に移動させる第１節点移動工程と、
流動解析工程によって移動された表皮層の各メッシュ節点を、板厚方向に隣接する基材層のメッシュ節点に結合する節点結合工程と、
を備える変形解析モデルを作成する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１１３６０９（Ｐ２０１０−１１３６０９Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８６９５３（Ｐ２００８−２８６９５３）
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月７日（２００８．１１．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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