特開 2018-81473 分子動力学計算用架橋粒子モデルの生成装置、生成方法及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-81473(P2018-81473A)

(43)【公開日】2018年5月24日

(54)【発明の名称】分子動力学計算用架橋粒子モデルの生成装置、生成方法及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 19/00 20180101AFI20180420BHJP

   C08J 3/24 20060101ALI20180420BHJP

【ＦＩ】

   G06F19/00 110

   C08J3/24 ZCER

   C08J3/24CEZ

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-222938(P2016-222938)

(22)【出願日】2016年11月16日

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】東洋ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】狩野 康人

【テーマコード（参考）】

4F070

5L049

【Ｆターム（参考）】

4F070AA11

4F070AA41

4F070AE08

4F070GA10

4F070GB01

5L049DD02

(57)【要約】

【課題】粘弾性計算に適した架橋粒子モデルを生成する装置を提供する。
【解決手段】ポリマー粒子モデルを構成する一部の粒子を架橋可能粒子２０に設定し、架橋可能粒子２０に対して、第１の架橋確率Ｔ１を設定する初期設定部１０と、分子動力学計算を行い、架橋可能粒子２０が架橋剤粒子３に所定距離以内に近づいた場合に架橋可能粒子２０に設定された架橋確率で両者を結合させる反応処理を実行する反応処理実行部１１と、反応処理の後に、架橋剤粒子３が結合している数を算出する結合数算出部１２と、架橋可能粒子２０に設定されている架橋確率を変更する架橋確率変更部１３と、を有する。架橋確率変更部１３は、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１よりも高い第２の架橋確率Ｔ２に変更する。反応処理実行部１１は、第２の架橋確率Ｔ２への変更がされた後、反応処理を再度実行する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直鎖状又は分岐状のポリマー粒子モデルを構成する一部の粒子を架橋可能粒子に設定し、前記架橋可能粒子に対して、架橋剤粒子と架橋する確率を表す第１の架橋確率を設定する初期設定部と、
予め設定された解析条件に基づいて分子動力学計算を行い、前記ポリマー粒子モデルの架橋可能粒子が前記架橋剤粒子に所定距離以内に近づいた場合に当該架橋可能粒子に設定された架橋確率で両者を結合させる反応処理を実行する反応処理実行部と、
前記反応処理の後に、前記架橋剤粒子が結合している数を全てのポリマー粒子モデル毎に算出する結合数算出部と、
前記架橋可能粒子に設定されている架橋確率を変更する架橋確率変更部と、を備え、
前記架橋確率変更部は、前記架橋剤粒子の結合数が０であるポリマー粒子モデルの前記架橋可能粒子の架橋確率を、前記第１の架橋確率よりも高い第２の架橋確率に変更し、
前記反応処理実行部は、前記第２の架橋確率への変更がされた後、反応処理を再度実行する、分子動力学計算用架橋粒子モデルの生成装置。

【請求項2】

前記架橋確率変更部は、前記架橋剤粒子の結合数が所定数以上であるポリマー粒子モデルの前記架橋可能粒子の架橋確率を、前記第１の架橋確率よりも低い第３の架橋確率に変更する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

少なくとも３段階の異なる架橋確率が設定され、前記架橋剤粒子の結合数が大きいほど前記架橋可能粒子の架橋確率は小さく設定される、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

コンピュータが実行する方法であって、
直鎖状又は分岐状のポリマー粒子モデルを構成する一部の粒子を架橋可能粒子に設定し、前記架橋可能粒子に対して、架橋剤粒子と架橋する確率を表す第１の架橋確率を設定するステップと、
予め設定された解析条件に基づいて分子動力学計算を行い、前記ポリマー粒子モデルの架橋可能粒子が前記架橋剤粒子に所定距離以内に近づいた場合に当該架橋可能粒子に設定された架橋確率で両者を結合させる反応処理を実行するステップと、
前記反応処理の後に、前記架橋剤粒子が結合している数を全てのポリマー粒子モデル毎に算出するステップと、
前記架橋剤粒子の結合数が０であるポリマー粒子モデルの前記架橋可能粒子の架橋確率を、前記第１の架橋確率よりも高い第２の架橋確率に変更するステップと、
前記第２の架橋確率への変更がされた後、反応処理を再度実行するステップと、を含む、分子動力学計算用架橋粒子モデルの生成方法。

【請求項5】

前記架橋剤粒子の結合数が所定数以上であるポリマー粒子モデルの前記架橋可能粒子の架橋確率を、前記第１の架橋確率よりも低い第３の架橋確率に変更するステップを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

少なくとも３段階の異なる架橋確率が設定され、前記架橋剤粒子の結合数が大きいほど前記架橋可能粒子の架橋確率は小さい、請求項４又は５に記載の方法。

【請求項7】

請求項４〜６のいずれかに記載の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、粘弾性を算出するために利用される分子動力学計算用架橋粒子モデルを生成する装置、生成方法及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば未加硫ゴムに硫黄等の架橋剤を加えて加硫する加硫ゴムについて、実験により架橋分布を観察するのは困難である。架橋分布が粘弾性に影響を与えることは知られており、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）を用いたコンピュータシミュレーションで粒子の架橋分布と粘弾性の関連性を解析できれば、研究開発を進めるうえで好ましいと考えられる。ところが、未だに、粒子の架橋分布の制御方法は確立されていない。

【0003】

粒子の架橋分布の制御方法を模索する文献として、例えば非特許文献１には、複数のモノマー粒子が数珠繋ぎとなった分子鎖モデルに対し、架橋可能な粒子を指定することが開示されている。架橋可能粒子の設定は、架橋可能粒子の間に配置する架橋不可能な粒子の数を指定することにより行う。これによれば、例えば、架橋可能な粒子が１個目、８０個目と指定された場合、その間の粒子は、架橋不可能な粒子として設定される。架橋可能な粒子間に配置する架橋不可能な粒子の数を変化させることによって、架橋の分布を不均一にすることが開示されている。なお、この分子鎖モデルに対して分子動力学計算により架橋処理（反応処理）を行う。

【0004】

特許文献１には、ポリマー粒子モデルに対し、少なくとも３つの連続する優先架橋粒子を設定し、優先架橋粒子は他の粒子よりも架橋確率が高く設定されている。これにより、空間的に不均一な架橋分布を持つ架橋粒子モデルを得ることができるとの記載がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−１８７１８９号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】平成２１年度〜平成２３年度成果報告書 ナノテク・先端部材実用化研究開発「三次元ナノ階層構造制御による超低燃費タイヤ用ゴム材料の研究開発」，平成２４年２月，独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構，８〜９頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記手法では、ポリマーモデルに設定された架橋可能な粒子と架橋剤粒子とが架橋反応をするかどうかは、両粒子間の距離によって定まる。そのため、ポリマーに加える架橋剤が少ない場合には、架橋剤と全く結合（架橋）していない独立状態のポリマーモデルが発生する場合があることが判明した。特に、ポリマーモデル（高分子鎖）の長さが短く且つ架橋剤の数が少ない場合には、発生しやすい。

【0008】

架橋剤と全く結合していない独立状態のポリマーモデルが存在する場合に、応力自己相関関数を算出し、緩和弾性率、貯蔵弾性率、損失弾性率、ｔａｎδを算出すると、応力の緩和が見られ、計算結果が真値から外れてしまうことが判明した。例えば、図７に示すように、緩和弾性率では、長時間領域で応力緩和が生じる。ｔａｎδでは、低周波数領域にて乖離が見られる。

【0009】

普段のシミュレーションでは、ポリマーに加える架橋剤が十分な量であるため、このような現象が露見しにくく、課題を認識することができなかった。しかし、架橋剤の量を変えて粘弾性計算することで初めて確認された。

【0010】

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、粘弾性計算に適した架橋粒子モデルを生成する装置、方法及びコンピュータプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

【0012】

すなわち、本開示の分子動力学計算用架橋粒子モデルの生成装置は、直鎖状又は分岐状のポリマー粒子モデルを構成する一部の粒子を架橋可能粒子に設定し、前記架橋可能粒子に対して、架橋剤粒子と架橋する確率を表す第１の架橋確率を設定する初期設定部と、予め設定された解析条件に基づいて分子動力学計算を行い、前記ポリマー粒子モデルの架橋可能粒子が前記架橋剤粒子に所定距離以内に近づいた場合に当該架橋可能粒子に設定された架橋確率で両者を結合させる反応処理を実行する反応処理実行部と、前記反応処理の後に、前記架橋剤粒子が結合している数を全てのポリマー粒子モデル毎に算出する結合数算出部と、前記架橋可能粒子に設定されている架橋確率を変更する架橋確率変更部と、を備え、前記架橋確率変更部は、前記架橋剤粒子の結合数が０であるポリマー粒子モデルの前記架橋可能粒子の架橋確率を、前記第１の架橋確率よりも高い第２の架橋確率に変更し、前記反応処理実行部は、前記第２の架橋確率への変更がされた後、反応処理を再度実行する。

【0013】

このように、第１の架橋確率による反応処理の後で、架橋剤粒子と結合していないポリマー粒子モデルの架橋確率をより大きな第２の架橋確率に設定して再び反応処理をするので、架橋剤粒子と結合していないポリマー粒子モデルを減らすことができ、粘弾性計算に適した架橋粒子モデルを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示の分子動力学用架橋粒子モデルを生成する装置を示すブロック図。

【図2】本開示の分子動力学用架橋粒子モデルを生成する方法に関する説明図。

【図3】独立状態のポリマー粒子モデルを示す概念図。

【図4】本開示の生成装置で実行されるモデル生成処理ルーチンを示すフローチャート。

【図5】従来の手法により得られる架橋粒子モデルの架橋剤粒子との結合数を示す図。

【図6】本開示の手法により得られる架橋粒子モデルの架橋剤粒子との結合数を示す図。

【図7】緩和弾性率及びｔａｎδの算出結果を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0016】

［架橋粒子モデルの生成装置］
本実施形態の装置は、粘弾性を算出するために利用される分子動力学計算用架橋粒子モデルを生成する装置である。

【0017】

図１に示すように、装置１は、初期設定部１０と、反応処理実行部１１と、結合数算出部１２と、架橋確率変更部１３と、を有する。これら各部１０〜１３は、ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェイス等を備えたパソコン等の情報処理装置において予め記憶されている図４に示すモデル生成処理ルーチンをＣＰＵが実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。

【0018】

図１に示す初期設定部１０は、キーボードやマウス等の既知の操作部を介してユーザからの操作を受け付け、ポリマー粒子モデルに関する情報の設定、硫黄等の架橋剤に関する設定、架橋に必要となる分子動力学計算に用いる各種解析条件の設定を実行し、これらをメモリに記憶する。

【0019】

図１に示す初期設定部１０は、図２（ａ）に示す直鎖状のポリマーモデルを構成する粒子２（図中では丸で示す）のうち、一部の粒子を架橋可能粒子２０に設定し、図２（ｃ）に示す架橋剤粒子３（図中では塗りつぶし円で示す）と架橋する確率を表す第１の架橋確率Ｔ１を設定する。本実施形態では、第１の架橋確率Ｔ１は０．８（８０％）に設定されている。架橋可能粒子２０以外の粒子は架橋不可粒子２１に設定している。なお、本実施形態では、複数の粒子が直列接続された直鎖状のモデルを例に挙げているが、これに限定されない。例えば、分岐を有する分岐状のモデルでもよい。

【0020】

具体的に、架橋可能粒子２０の設定方法は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ポリマー粒子モデルを構成する全粒子２からランダムで粒子を選択し、選択した粒子を架橋可能粒子２０に設定する。なお、架橋可能粒子２０の設定はランダムによる選択ではなく、架橋可能粒子２０の間に所定数（例えば２０個）の架橋不可粒子２１が存在するように、ポリマー端から順次設定してもよい。

【0021】

図１に示す反応処理実行部１１は、予め設定された解析条件に基づいて分子動力学計算を行い、ポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０が架橋剤粒子３に所定距離以内に近づいた場合に当該架橋可能粒子２０に対応する架橋確率（Ｔ１）で両者を結合させる反応処理を実行する。

【0022】

具体的に、図２（ｄ）に示すように優先架橋粒子２０と架橋剤粒子３の反応処理を実行し、図２（ｅ）に示すように反応処理は所定時間継続すればよい。

【0023】

図１に示す結合数算出部１２は、反応処理実行部１１による所定時間の反応処理の後、架橋剤粒子３が結合している数を全てのポリマー粒子モデル毎に算出する。図３の例では、ポリマー粒子モデル（Ｇ１〜Ｇ４）が存在する。ポリマー粒子モデルＧ３には架橋剤粒子３が結合していないので、ポリマー粒子モデルＧ３について架橋剤粒子３が結合している数は０となる。ポリマー粒子モデルＧ１、Ｇ２、Ｇ４では、２個になる。

【0024】

図１に示す架橋確率変更部１３は、架橋可能粒子２０に設定されている架橋確率を変更する。架橋確率変更部１３は、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルＧ３の架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１よりも高い第２の架橋確率Ｔ２に変更する。また、架橋確率変更部１３は、架橋剤粒子３の結合数が所定数以上であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１よりも低い第３の架橋確率Ｔ３に変更する。所定数としては、１、２、３といった１以上の値を適宜設定可能であり、本実施形態では、所定数が３個に設定されているが、適宜変更可能である。本実施形態では、第２の架橋確率Ｔ２は０．９（９０％）に設定され、第３の架橋確率Ｔ３は、０．４（４０％）又は０．１（１０％）に設定されているが、適宜変更可能である。

【0025】

本実施形態では、架橋剤粒子３の結合数が０の場合は確率を０．９にし、架橋剤粒子３の結合数が１〜２の場合は確率を０．８とし、架橋剤粒子３の結合数が３〜４の場合は確率を０．４とし、架橋剤粒子３の結合数が５以上の場合は確率を０．１としている。すなわち、架橋確率変更部１３は、架橋確率が４段階（０．１、０．４、０．８、０．９）の異なる値になるように設定しているが、これに限定されない。少なくとも３段階の異なる値が設定されればよい。

【0026】

具体的に、本実施形態では、分子動力学の計算にＬＡＭＭＰＳ（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）を使用している。

【0027】

初期設定部１０は、次のコマンドを実行することで、架橋可能粒子に第１の架橋確率Ｔ１を設定する。
fix BOND all bond/create 1000 2 3 1.1 1 prob 0.8 123 iparam2 4 jparam 3 4
ここでは、各粒子に識別子を付与している。識別子「2」は架橋剤粒子３を意味し、識別子「3」は架橋可能粒子２０を意味する。このコマンドでは、識別子「2」である架橋剤粒子３と、識別子「3」である架橋可能粒子２０との結合について、所定距離を1.1とし、第１の架橋確率Ｔ１は０．８に設定している。

【0028】

架橋確率変更部１３は、次のコマンドを実行することで、架橋剤粒子３の結合数が０である架橋可能粒子２０（識別子「3」）に、第２の架橋確率Ｔ２（０．９）を設定する。
fix BOND1 all bond/create 1000 2 3 1.1 1 prob 0.9 123 iparam2 4 jparam 3 4
架橋確率変更部１３は、次のコマンドを実行することで、架橋剤粒子３の結合数が１〜２である架橋可能粒子２０（識別子「5」）に、第１の架橋確率Ｔ１を設定（再定義）する。
fix BOND2 all bond/create 1000 2 5 1.1 1 prob 0.8 1234 iparam2 4 jparam 3 4
架橋確率変更部１３は、次のコマンドを実行することで、架橋剤粒子３の結合数が３〜４である架橋可能粒子２０（識別子「6」）に、第３の架橋確率（０．４）を設定する。
fix BOND3 all bond/create 1000 2 6 1.1 1 prob 0.4 1234 iparam2 4 jparam 3 4
架橋確率変更部１３は、次のコマンドを実行することで、架橋剤粒子３の結合数が５以上である架橋可能粒子２０（識別子「7」）に、第３の架橋確率（０．１）を設定する。
fix BOND4 all bond/create 1000 2 7 1.1 1 prob 0.1 1234 iparam2 4 jparam 3 4

【0029】

このように、架橋剤粒子３の結合数に応じて架橋可能粒子２０に異なる識別子を付与し、識別子毎に架橋確率を設定している。このようにすれば、処理を簡素化できる。

【0030】

［架橋粒子モデルの生成方法］
上記装置１を用いて架橋粒子モデルを生成する方法について、図４を用いて説明する。

【0031】

まず、ステップＳＴ１において、図１に示す初期設定部１０は、設定されたデータに基づいて図２（ａ）に例示するような、複数の粒子が連続するポリマー粒子モデルを生成する。

【0032】

次のステップＳＴ２において、初期設定部１０は、図２（ｂ）に示すように、ランダム又は所定の規則に基づいて、ポリマー粒子モデルを構成する全粒子２のうち、一部の粒子を架橋可能粒子２０に設定する。架橋可能粒子２０には、第１の架橋確率Ｔ１（０．８）が設定される。

【0033】

次のステップＳＴ３において、図２（ｃ）に示すように、設定データに基づき硫黄等の架橋剤粒子３を生成する。

【0034】

次のステップＳＴ４において、反応処理実行部１１は、図２（ｄ）及び図２（ｅ）に示すように、架橋可能粒子２０と架橋剤粒子３の反応処理を実行する。反応処理は、予め設定された解析条件に基づいて分子動力学計算を行い、ポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０が架橋剤粒子３に所定距離以内に近づいた場合に、当該架橋可能粒子２０に対応する架橋確率Ｔ１で両者を結合させる処理である。

【0035】

次のステップＳＴ５において、結合数算出部１２は、架橋剤粒子３の結合数を全てのポリマー粒子モデル毎に算出する。

【0036】

次のステップＳＴ６において、架橋確率変更部１３は、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１（０．８）よりも高い第２の架橋確率Ｔ２（０．９）に変更する。

【0037】

次のステップＳＴ７において、架橋確率変更部１３は、架橋剤粒子３の結合数が所定数以上（本実施形態では３以上）であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１（０．８）よりも低い第３の架橋確率Ｔ３に変更する。具体的には、架橋剤粒子３の結合数が３〜４の場合に架橋確率を０．４とし、架橋剤粒子３の結合数が５以上の場合に架橋確率を０．１としている。これにより、４段階の異なる架橋確率（０．１、０．４、０．８、０．９）が設定され、架橋剤粒子３の結合数が大きいほど架橋可能粒子２０の架橋確率は小さく設定される。

【0038】

次のステップＳＴ８において、架橋確率が変更された後に、反応処理実行部１１は、架橋可能粒子２０と架橋剤粒子３の反応処理を実行する。

【0039】

上記ステップＳＴ１〜８を実行すれば、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルを低減又は無くすことが可能となり、粘弾性計算に適した架橋粒子モデルを生成することが可能となる。

【0040】

上記装置及び方法の有効性を確認するために、次に述べるポリマー粒子モデルを生成し、当該ポリマー粒子モデルを用いて分子動力学計算を行い、架橋剤粒子３の結合数を得た。

【0041】

２００個のビーズからなる高分子鎖１００本に対し、端から２個目〜１９２個目に、２０個の架橋可能粒子２０を設定した。架橋可能粒子２０の間には架橋不可粒子２１が設定されている。架橋剤の粒子数をそれぞれ２００個、４００個、６００個、８００個とした４つの架橋粒子モデルを生成した。これらの架橋粒子モデルに対して反応処理を実行した。

【0042】

図５は、架橋剤粒子３の結合数を横軸にし、ポリマー粒子モデルの数を縦軸にプロットした図である。図５に示すように、架橋剤粒子３の数が４００、６００、８００の場合には、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルは無い。しかし、架橋剤粒子３の数が２００の場合には、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルが数個存在する。

【0043】

架橋剤粒子３の数が２００である架橋粒子モデルについて、反応処理実行部１１による反応処理後の架橋剤粒子３の結合数に応じて、架橋確率を変更した。上記で述べた通り、結合数が０個の場合には、架橋確率を０．９に変更した。結合数が１〜２個の場合は、架橋確率を０．８のまま変更していない。結合数が３〜４個の場合は、架橋確率を０．４に変更した。結合数が５個以上の場合は、架橋確率を０．１に変更した。図６において、本開示による方法を適用した架橋粒子モデルを２００（Ｎｅｗ）と表記した。図６に示すように、本開示の方法で生成した架橋粒子モデルは、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルが無くなった。図６において、「２００」及び「２００（Ｎｅｗ）」で示す架橋粒子モデルを用いて、緩和弾性率及びｔａｎδを算出した例を図７に示す。

【0044】

緩和弾性率について、図７に示すように、架橋粒子モデル「２００」では、長時間領域において値が無くなっている。これは、独立状態のポリマー粒子モデルによる影響である。本開示の方法により生成した架橋粒子モデル「２００（Ｎｅｗ）」では、長時間領域においても値が存在している。

【0045】

ｔａｎδについて、図７に示すように、架橋粒子モデル「２００」では、低周波数領域にて値が急激に上昇しており、値が正しいと言えない。これは、独立状態のポリマー粒子モデルによる影響である。本開示の方法により生成した架橋粒子モデル「２００（Ｎｅｗ）」では、低周波数領域においても値が適切な形状である。

【0046】

図６及び図７によれば、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルが無くなり、それによって緩和弾性率及びｔａｎδなどの粘弾性計算に適切な架橋粒子モデルが得られていることが分かる。

【0047】

以上のように、本実施形態の分子動力学計算用架橋粒子モデルの生成装置は、直鎖状又は分岐状のポリマー粒子モデルを構成する一部の粒子を架橋可能粒子２０に設定し、架橋可能粒子２０に対して、架橋剤粒子３と架橋する確率を表す第１の架橋確率Ｔ１を設定する初期設定部１０と、予め設定された解析条件に基づいて分子動力学計算を行い、ポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０が架橋剤粒子３に所定距離以内に近づいた場合に架橋可能粒子２０に設定された架橋確率で両者を結合させる反応処理を実行する反応処理実行部１１と、反応処理の後に、架橋剤粒子３が結合している数を全てのポリマー粒子モデル毎に算出する結合数算出部１２と、架橋可能粒子２０に設定されている架橋確率を変更する架橋確率変更部１３と、を備える。架橋確率変更部１３は、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１よりも高い第２の架橋確率Ｔ２に変更する。反応処理実行部１１は、第２の架橋確率Ｔ２への変更がされた後、反応処理を再度実行する。

【0048】

本実施形態の分子動力学計算用架橋粒子モデルの生成方法は、コンピュータが実行する方法であって、直鎖状又は分岐状のポリマー粒子モデルを構成する一部の粒子を架橋可能粒子２０に設定し、架橋可能粒子２０に対して、架橋剤粒子３と架橋する確率を表す第１の架橋確率Ｔ１を設定するステップ（ＳＴ２）と、予め設定された解析条件に基づいて分子動力学計算を行い、ポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０が架橋剤粒子３に所定距離以内に近づいた場合に架橋可能粒子２０に設定された架橋確率で両者を結合させる反応処理を実行するステップ（ＳＴ４）と、反応処理の後に、架橋剤粒子３が結合している数を全てのポリマー粒子モデル毎に算出するステップ（ＳＴ５）と、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１よりも高い第２の架橋確率Ｔ２に変更するステップ（ＳＴ６）と、第２の架橋確率Ｔ２への変更がされた後、反応処理を再度実行するステップ（ＳＴ）と、を含む。

【0049】

このように、第１の架橋確率Ｔ１による反応処理の後で、架橋剤粒子３と結合していないポリマー粒子モデルの架橋確率をより大きな第２の架橋確率Ｔ２に設定して再び反応処理をするので、架橋剤粒子３と結合していないポリマー粒子モデルを減らすことができ、粘弾性計算に適した架橋粒子モデルを得ることが可能となる。

【0050】

本実施形態では、架橋確率変更部１３は、架橋剤粒子３の結合数が所定数以上であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、第１の架橋確率Ｔ１よりも低い第３の架橋確率Ｔ３に変更する。

【0051】

架橋剤粒子３の結合数が高くなるほど架橋剤粒子３と結合し易くなり、架橋剤粒子数は有限であるので、独立状態のポリマーモデルと結合し得る架橋剤粒子３の数が減る。よって、架橋剤粒子３の結合数が所定数以上であるポリマー粒子モデルの架橋可能粒子２０の架橋確率を、より低い第３の架橋確率Ｔ３に変更することで、独立状態のポリマーモデルと架橋剤粒子３との結合が促進される。よって、粘弾性計算に適した架橋粒子モデルを得ることが可能となる。

【0052】

本実施形態では、少なくとも３段階の異なる架橋確率が設定され、架橋剤粒子３の結合数が大きいほど架橋可能粒子２０の架橋確率は小さく設定される。

【0053】

この構成によれば、独立状態のポリマーモデルと架橋剤粒子３との結合が促進するので、好ましい。

【0054】

本実施形態に係るコンピュータプログラムは、上記方法を構成する各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。このプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。言い換えると、上記方法を使用しているとも言える。

【0055】

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0056】

例えば、図１に示す各部１０〜１３は、所定プログラムをコンピュータのＣＰＵで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。

【0057】

また、本実施形態では、架橋剤粒子３の結合数が０以外のポリマー粒子モデルも架橋確率を変更しているが、架橋剤粒子３の結合数が０であるポリマー粒子モデルの架橋確率を変更していれば、架橋剤粒子３の結合数が０以外の場合の架橋確率の変更を適宜省略可能である。

【0058】

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0059】

１０…初期設定部
１１…反応処理実行部
１２…結合数算出部
１３…架橋確率変更部
２…ポリマー粒子モデルを構成する粒子
２０…架橋可能粒子
２１…架橋不可粒子
３…架橋剤粒子
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…架橋確率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】