特許 7543536 破壊予測プログラム及び破壊予測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】破壊予測プログラム及び破壊予測方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/08 20060101AFI20240826BHJP

   G01N 3/00 20060101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

G01N3/08

G01N3/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023503680

(86)(22)【出願日】2022-02-14

(86)【国際出願番号】 JP2022005541

(87)【国際公開番号】W WO2022185883

(87)【国際公開日】2022-09-09

【審査請求日】2023-08-18

(31)【優先権主張番号】P 2021033963

(32)【優先日】2021-03-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001085

【氏名又は名称】株式会社クラレ

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 一磨

【審査官】野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－６５８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５９８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－６９５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－３１３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－１３３１０３（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０２０－４６１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／６４９２２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３／００－３／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂成形体の破壊予測をコンピュータに判断させる破壊予測プログラムであって、
前記樹脂成形体の、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片に対する引張試験による、前記試験片の破断時の荷重を、前記試験片の３Ｄ試験片モデルに印加し、前記切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、前記切欠き底の主応力が作用する主応力方向と直交する直交方向への相当歪の勾配と、を算出する第１算出部と、
前記第１算出部で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値を設定する閾値設定部と、
前記樹脂成形体の、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデルに対して、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する第２算出部と、
前記第２算出部で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、前記閾値とに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する破壊判定部と、を備える
ことを特徴とする、破壊予測プログラム。

【請求項2】

前記樹脂成形体は、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体であり、
前記３Ｄ試験片モデルの繊維配向を算出する繊維配向算出部を備え、
前記第１算出部は、前記繊維配向算出部が算出した前記繊維配向の情報を持った前記３Ｄ試験片モデルに対して、前記切欠き底に発生する相当歪の最大値と、前記直交方向への相当歪の勾配と、を算出する
ことを特徴とする、請求項１に記載の破壊予測プログラム。

【請求項3】

前記第１算出部は、前記３Ｄ試験片モデルの表層の相当歪に基づいて、相当歪の勾配を算出する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の破壊予測プログラム。

【請求項4】

前記試験片は、平板を、複数の方向に切り出して作成されたものを使用する
ことを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載の破壊予測プログラム。

【請求項5】

樹脂成形体の破壊予測方法であって、
前記樹脂成形体の、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片に対して引張試験を実施し、前記試験片の破断時の荷重を測定する破断荷重測定工程と、
前記試験片の３Ｄ試験片モデルに対して、コンピュータによって、前記破断荷重測定工程で測定した前記試験片の破断時の荷重を印加し、前記切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、前記切欠き底の主応力が作用する主応力方向と直交する直交方向への相当歪の勾配と、を算出する第１算出工程と、
前記第１算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値を設定する閾値設定工程と、
前記樹脂成形体の、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデルに対して、コンピュータによって、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する第２算出工程と、
前記第２算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、前記閾値とに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する破壊判定工程と、を含む
ことを特徴とする、破壊予測方法。

【請求項6】

前記樹脂成形体は、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体であり、
前記３Ｄ試験片モデルの繊維配向を算出する繊維配向算出工程を含み、
前記第１算出工程では、前記繊維配向算出工程で算出した前記繊維配向の情報を持った前記３Ｄ試験片モデルに対して、前記切欠き底に発生する相当歪の最大値と、前記直交方向への相当歪の勾配と、を算出する
ことを特徴とする、請求項５に記載の破壊予測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、樹脂成形体の破壊予測をコンピュータに判断させる破壊予測プログラム及び破壊予測方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

樹脂成形体の破壊予測をする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には、形状的な応力集中部を備えない所定の周囲環境の応力測定樹脂試験片に対して、荷重を加えた際の応力測定樹脂試験片の限界応力と、形状的な応力集中部を備える樹脂成形品に荷重を加えた場合に解析により求まる応力集中部に発生する解析応力と、から算出される予測限界荷重を、実測により求めた実測限界荷重で除することにより得られる補正係数と、応力集中部を備えない所定の温度のひずみ測定樹脂試験片に対して、ひずみ測定樹脂試験片に引っ張り方向に荷重を加えた際の破断ひずみと、の相関関係を所定の形式の関数で表す構成が開示されている。これにより、形状的な応力集中部を備える樹脂成形品に荷重が加えられ、樹脂成形品が破壊する場合、樹脂成形品は応力集中部が破壊するが、この応力集中部に発生する応力をより正確に予測する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－２４９５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、樹脂成形体に形成された凹部は、曲率が大きくなる程（Ｒがきつくなる程）、荷重をかけたときに、切欠きの先端が伸びる性質がある。また、強化繊維を含む樹脂材料では、同じ荷重を印加した場合であっても繊維の配向状態によって発生する応力値は大きく変動する。そのため、応力を基準とした特許文献１に記載の構成では、樹脂成形体の破壊を精度よく予測することができない、という問題がある。

【0006】

そこで、本開示は、簡易な方法で、樹脂成形体の破壊を精度よく予測することができる破壊予測プログラム及び破壊予測方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために、本開示の破壊予測プログラムは、樹脂成形体の破壊予測をコンピュータに判断させる破壊予測プログラムであって、前記樹脂成形体の、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片に対する引張試験による、前記試験片の破断時の荷重を、前記試験片の３Ｄ試験片モデルに印加し、前記切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、前記切欠き底の主応力が作用する主応力方向と直交する直交方向への相当歪の勾配と、を算出する第１算出部と、前記第１算出部で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値を設定する閾値設定部と、前記樹脂成形体の、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデルに対して、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する第２算出部と、前記第２算出部で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、前記閾値とに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する破壊判定部と、を備えることを特徴とする。

【0008】

前記目的を達成するために、本開示の破壊予測方法は、樹脂成形体の破壊予測方法であって、前記樹脂成形体の、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片に対して引張試験を実施し、前記試験片の破断時の荷重を測定する破断荷重測定工程と、前記試験片の３Ｄ試験片モデルに対して、コンピュータによって、前記破断荷重測定工程で測定した前記試験片の破断時の荷重を印加し、前記切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、前記切欠き底の主応力が作用する主応力方向と直交する直交方向への相当歪の勾配と、を算出する第１算出工程と、前記第１算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値を設定する閾値設定工程と、前記樹脂成形体の、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデルに対して、コンピュータによって、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する第２算出工程と、前記第２算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、前記閾値とに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する破壊判定工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

このように構成された本開示の破壊予測プログラム及び破壊予測方法は、簡易な方法で、樹脂成形体の破壊を精度よく予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１の破壊予測プログラムが実行される破壊予測システムの構成を示すブロック図である。

【図2】実施例１の試験片の引張試験を説明する斜視図である。

【図3】実施例１の試験片の作製方法を説明する図である。

【図4】実施例１の試験片を示す平面図である。

【図5】実施例１の引張試験の結果を示すグラフである。

【図6】実施例１の３Ｄ試験片モデルを示す平面図である。

【図7】実施例１の３Ｄ試験片モデルに荷重を印加した状態を示す解析図である。

【図8】実施例１の３Ｄ試験片モデルの歪と表面からの位置の関係を示すグラフである。

【図9】実施例１の閾値を説明する図である。

【図10】実施例１の３Ｄ対象モデルを示す斜視図である。

【図11A】実施例１の３Ｄ対象モデルに荷重を印加した状態を示す解析図であり、相当歪の最大値について説明する図である。

【図11B】実施例１の３Ｄ対象モデルに荷重を印加した状態を示す解析図であり、相当歪の勾配について説明する図である。

【図12】実施例１の３Ｄ対象モデルの歪と表面からの位置の関係を示すグラフである。

【図13】実施例１の破壊判定部を説明するグラフである。

【図14】実施例１の制御部による処理の流れを示すフローチャートである。

【図15】実施例１の樹脂成形体の破壊予測方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示による破壊予測プログラム及び破壊予測方法を実現する実施形態を、実施例１に基づいて説明する。

【実施例1】

【0012】

実施例１における破壊予測プログラム及び破壊予測方法は、射出成形によって成形された樹脂成形体の破壊予測をコンピュータに判断させる。

【0013】

［破壊予測システムの構成］
図１は、実施例１の破壊予測プログラムが実行される破壊予測システムの構成を示すブロック図である。図２は、実施例１の試験片の引張試験を説明する斜視図である。図３は、実施例１の試験片の作製方法を説明する図である。図４は、実施例１の試験片を示す平面図である。図５は、実施例１の引張試験の結果を示すグラフである。図６は、実施例１の３Ｄ試験片モデルを示す平面図である。図７は、実施例１の３Ｄ試験片モデルに荷重を印加した状態を示す解析図である。図８は、実施例１の３Ｄ試験片モデルの歪と表面からの位置の関係を示すグラフである。図９は、実施例１の閾値を説明する図である。図１０は、実施例１の３Ｄ対象モデルを示す斜視図である。図１１Ａ、図１１Ｂは、実施例１の３Ｄ対象モデルに荷重を印加した状態を示す解析図である。図１１Ａは、相当歪の最大値について説明する図であり、図１１Ｂは、相当歪の勾配について説明する図である。図１２は、実施例１の３Ｄ対象モデルの歪と表面からの位置の関係を示すグラフである。図１３は、実施例１の破壊判定部を説明するグラフである。以下、実施例１の破壊予測プログラムが実行される破壊予測システムの構成を説明する。

【0014】

図１に示すように、破壊予測プログラムが実行される破壊予測システム１は、コンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ）であって、入力部４０から情報が制御部５０に入力され、制御部５０で処理された情報が、出力部６０に出力されるようになっている。

【0015】

＜入力部＞
入力部４０は、試験片情報５ａと、引張試験結果情報５ｂと、破壊予測する対象情報５ｃ等の情報を、制御部５０に入力する。

【0016】

（試験片情報）
試験片情報５ａは、樹脂成形体である試験片１０の情報である。試験片１０は、図２に示すように、引張試験機２で試験するためのものである。試験片１０は、例えば、射出成形によって形成される。

【0017】

また、試験片１０は、射出成形によって形成された平板に基づいて、多様な方向から、試験片１０を切り出して形成してもよい。例えば、図３に示すように、試験片１０は、射出成形によって形成された平板８に基づいて、長手方向に延在した試験片１０と、長手方向に直交する短手方向に延在した試験片１０と、をプレス加工によって形成することもできる。これにより、繊維Ｆの向きが異なった試験片１０を作成することができる。

【0018】

試験片情報５ａには、試験片１０の樹脂情報と、試験片１０の形状情報と、試験片１０の成形条件情報と、が含まれる。試験片１０の形状情報には、試験片１０の切欠きの大きさの情報が含まれる。試験片１０の成形条件情報には、例えば、試験片１０が射出成形によって形成される場合、射出成形金型に樹脂が注入される樹脂注入点（ゲート）の情報が含まれる。

【0019】

実施例１では、試験片１０は、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体とする。繊維複合樹脂成形体は、強化繊維（ガラスやカーボン）を含んだ、結晶性の熱可塑性樹脂（ＰＡ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＥ）によって形成することができる。すなわち、試験片１０の樹脂情報には、試験片１０の樹脂の種類の情報が含まれる。

【0020】

図４に示すように、実施例１では、試験片１０として、第１試験片１０Ａと、第２試験片１０Ｂと、第３試験片１０Ｃと、第４試験片１０Ｄと、第５試験片１０Ｅとが使用される。

【0021】

第１試験片１０Ａは、切欠き１０ａが形成されている。切欠き１０ａは、正面視でＲ状に形成され、半径（切欠き半径）が０．５ｍｍに形成されている。切欠き１０ａの底面は、切欠き底を構成する。

【0022】

第２試験片１０Ｂは、切欠き１０ｂが形成されている。切欠き１０ｂは、正面視でＲ状に形成され、半径（切欠き半径）が１．０ｍｍに形成されている。切欠き１０ｂの底面は、切欠き底を構成する。

【0023】

第３試験片１０Ｃは、切欠き１０ｃが形成されている。切欠き１０ｃは、正面視でＲ状に形成され、半径（切欠き半径）が５．０ｍｍに形成されている。切欠き１０ｃの底面は、切欠き底を構成する。

【0024】

第４試験片１０Ｄは、切欠き１０ｄが形成されている。切欠き１０ｄは、正面視でＲ状に形成され、半径（切欠き半径）が５０．０ｍｍに形成されている。切欠き１０ｄの底面は、切欠き底を構成する。

【0025】

第５試験片１０Ｅは、切欠きが形成されていない。言い換えると、第５試験片１０Ｅの切欠きは、半径（切欠き半径）が無限に形成されている。

【0026】

試験片１０の形状情報は、例えば、図６に示すように、３ＤＣＡＤによって作成された試験片１０の３Ｄ試験片モデル１１０とすることができる。

【0027】

実施例１では、試験片１０は、射出成形によって形成される。試験片１０の成形条件情報には、射出成形工程を再現する充填解析によって繊維配向を計算するために必要な情報が含まれる。例えば、試験片１０の成形条件情報には、図６に示すように、射出成形金型に樹脂が注入される樹脂注入点（ゲート）の情報が含まれる。

【0028】

（引張試験結果情報）
引張試験結果情報５ｂは、第１試験片１０Ａ、第２試験片１０Ｂ、第３試験片１０Ｃ、第４試験片１０Ｄ、及び第５試験片１０Ｅについて、引張試験機２によって、引張試験を実施した結果の情報が含まれる。

【0029】

具体的には、引張試験結果情報５ｂは、図５に示すように、第１試験片１０Ａ、第２試験片１０Ｂ、第３試験片１０Ｃ、第４試験片１０Ｄ、及び第５試験片１０Ｅについて、引張試験を実施して得られた、伸びと荷重の関係の情報と、破断時の荷重の情報とを含む。すなわち、引張試験結果情報５ｂは、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片１０に対する引張試験による、試験片１０の破断時の荷重を含む。

【0030】

（破壊予測する対象情報）
破壊予測する対象情報５ｃは、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の樹脂情報と、形状情報と、成形条件情報と、が含まれる。

【0031】

対象部品の樹脂情報には、対象部品の樹脂の種類の情報が含まれる。なお、対象部品の樹脂の種類は、試験片１０と同じ樹脂とすることが好ましい。対象部品の形状情報は、例えば、図１０に示すように、３ＤＣＡＤによって作成された３Ｄ対象モデル１２０とすることができる。対象部品の成形条件情報には、例えば、対象部品が射出成形によって形成される場合、射出成形金型に樹脂が注入される樹脂注入点（ゲート）の情報が含まれる。

【0032】

＜制御部＞
図１に示すように、制御部５０は、第１繊維配向算出部５１と、第１算出部５２と、閾値設定部５３と、第２繊維配向算出部５４と、第２算出部５５と、破壊判定部５６と、を備えている。

【0033】

（第１繊維配向算出部）
第１繊維配向算出部５１は、３Ｄ試験片モデル１１０の繊維配向を算出する。第１繊維配向算出部５１は、例えば、射出成形工程を再現する充填解析によって、繊維Ｆの配向を計算することができる。第１繊維配向算出部５１は、充填解析で計算した繊維配向を、構造解析用モデルにマッピングし、図６に示すように、構造解析用モデルの各要素に対して、繊維配向の情報を割り当てることができる。

【0034】

（第１算出部）
第１算出部５２は、図７に示すように、引張試験による試験片１０の破断時の荷重を、３Ｄ試験片モデル１１０に印加し、切欠き（１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ）の切欠き底に発生する相当歪の最大値と、切欠き底の主応力が作用する主応力方向Ｓと直交する直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する。第１算出部５２は、繊維配向算出部（第１繊維配向算出部５１）が算出した繊維配向の情報を持った３Ｄ試験片モデル１１０に対して、切欠き底に発生する相当歪の最大値と、直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出することもできる。

【0035】

３Ｄ試験片モデル１１０に荷重を印加した際の主応力方向Ｓは、引張試験によって引っ張られる方向を指す。３Ｄ試験片モデル１１０に荷重を印加した際の直交方向Ｔは、主応力方向Ｓに直交する方向であり、３Ｄ試験片モデル１１０の幅方向を指す。

【0036】

図８に示すように、第１試験片１０Ａの切欠き１０ａの切欠き底に発生する相当歪の最大値は、約０．１１である。第２試験片１０Ｂの切欠き１０ｂの切欠き底に発生する相当歪の最大値は、約０．０５である。第３試験片１０Ｃの切欠き１０ｃの切欠き底に発生する相当歪の最大値は、約０．０３である。第４試験片１０Ｄの切欠き１０ｄの切欠き底に発生する相当歪の最大値は、約０．０２５である。第５試験片１０Ｅの側面に発生する相当歪の最大値は、約０．０２３である。

【0037】

直交方向Ｔへの相当歪の勾配は、３Ｄ試験片モデル１１０の表層の相当歪に基づいて、算出される。直交方向Ｔへの相当歪の勾配は、例えば、切欠き底の表面の相当歪と、切欠き底の表面から直交方向Ｔに０．３ｍｍの位置の相当歪と、を結ぶ線分の傾きとすることができる。

【0038】

具体的に第１試験片１０Ａについてみると、図８に示すように、切欠き底の表面の相当歪と、切欠き底の表面から直交方向Ｔに０．３ｍｍの位置の相当歪と、を結ぶ線分Ｌの傾きとすることができる。

【0039】

また、直交方向Ｔへの相当歪の勾配は、最も傾きが大きな第１試験片１０Ａのグラフと、最も傾きが小さな第５試験片１０Ｅのグラフが交わるポイントより、表層の相当歪に基づいて、算出してもよい。

【0040】

このようにして、第１算出部５２は、第１試験片１０Ａ、第２試験片１０Ｂ、第３試験片１０Ｃ、第４試験片１０Ｄ、及び第５試験片１０Ｅに対して、切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、直交方向Ｔへの相当歪の勾配とを算出する。

【0041】

（閾値設定部）
閾値設定部５３は、第１算出部５２で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値Ｅを設定する。

【0042】

具体的には、閾値設定部５３は、図９に示すように、第１試験片１０Ａの破壊進展歪である相当歪の最大値（０．１１）と、第１試験片１０Ａの相当歪の勾配とに基づいて、第１閾値点ＰＡを設定する。

【0043】

閾値設定部５３は、第２試験片１０Ｂの破壊進展歪である相当歪の最大値（０．０５）と、第２試験片１０Ｂの相当歪の勾配とに基づいて、第２閾値点ＰＢを設定する。

【0044】

閾値設定部５３は、第３試験片１０Ｃの破壊進展歪である相当歪の最大値（０．０３）と、第３試験片１０Ｃの相当歪の勾配とに基づいて、第３閾値点ＰＣを設定する。

【0045】

閾値設定部５３は、第４試験片１０Ｄの破壊進展歪である相当歪の最大値（０．０２５）と、第４試験片１０Ｄの相当歪の勾配とに基づいて、第４閾値点ＰＤを設定する。

【0046】

閾値設定部５３は、第５試験片１０Ｅの破壊進展歪である相当歪の最大値（０．０２３）と、第５試験片１０Ｅの相当歪の勾配とに基づいて、第５閾値点ＰＥを設定する。

【0047】

閾値設定部５３は、第１閾値点ＰＡ、第２閾値点ＰＢ、第３閾値点ＰＣ、第４閾値点ＰＤ、及び第５閾値点ＰＥに基づいて、これらの点を通過するような近似直線を設定する。
この近似曲線は、閾値Ｅを構成する。

【0048】

（第２繊維配向算出部）
第２繊維配向算出部５４は、３Ｄ対象モデル１２０の繊維配向を算出する。第２繊維配向算出部５４は、例えば、射出成形工程を再現する充填解析によって、繊維Ｆの配向を計算することができる。第２繊維配向算出部５４は、充填解析で計算した繊維配向を、構造解析用モデルにマッピングし、図１０に示すように、構造解析用モデルの各要素に対して、繊維配向の情報を割り当てることができる。

【0049】

（第２算出部）
第２算出部５５は、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデル１２０に対して、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する。第２算出部５５は、第２繊維配向算出部５４が算出した繊維配向と荷重の関係から、各要素の弾性率を計算し、その弾性率に基づいて、全体の構造計算を実行する。

【0050】

具体的には、第２算出部５５は、図１１Ａに示すように、３Ｄ対象モデル１２０に対して荷重を印加し、応力解析によって、最大歪が発生している凹部である場所Ｇを特定し、相当歪の最大値を算出する。また、第２算出部５５は、図１１Ｂに示すように、主応力が作用する主応力方向Ｓと直交する直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する。

【0051】

３Ｄ対象モデル１２０に対して荷重を印加した際の直交方向Ｔへの相当歪の勾配は、３Ｄ対象モデル１２０の表層の相当歪に基づいて、算出される。３Ｄ対象モデル１２０に対して荷重を印加した際の直交方向Ｔへの相当歪の勾配は、例えば、図１２に示すように、最大歪が発生している場所Ｇの表面の相当歪と、最大歪が発生している場所Ｇの表面から直交方向Ｔに０．３ｍｍの位置の相当歪と、を結ぶ線分Ｍの傾きとすることができる。

【0052】

（破壊判定部）
破壊判定部５６は、第２算出部５５で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、閾値Ｅとに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する。

【0053】

具体的には、破壊判定部５６は、図１３に示すように、第２算出部５５で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて算出されたプロット点Ｐ１が、閾値Ｅより下にある場合、破壊しないと判定する。破壊判定部５６は、第２算出部５５で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて算出されたプロット点Ｐ２が、閾値Ｅより上にある場合、破壊すると判定する。

【0054】

＜出力部＞
図１に示すように、出力部６０には、制御部５０で処理された情報が出力される。出力部６０は、例えば、表示モニタとすることができる。出力部６０には、破壊判定部５６が判定した情報を出力することができる。

【0055】

［制御部による処理の流れ］
図１４は、実施例１の制御部５０による処理の流れを示すフローチャートである。以下、実施例１の制御部５０による処理の流れについて説明する。

【0056】

図１４に示すように、第１繊維配向算出部５１は、３Ｄ試験片モデル１１０の繊維配向を算出する（ステップＳ１０１）。

【0057】

次いで、第１算出部５２は、引張試験による試験片１０の破断時の荷重を、３Ｄ試験片モデル１１０に印加し、切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、切欠き底の主応力が作用する主応力方向Ｓと直交する直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する（ステップＳ１０２）。

【0058】

次いで、閾値設定部５３は、第１算出部５２で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値Ｅを設定する（ステップＳ１０３）。

【0059】

次いで、第２繊維配向算出部５４は、３Ｄ対象モデル１２０の繊維配向を算出する（ステップＳ１０４）。

【0060】

次いで、第２算出部５５は、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデル１２０に対して、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する（ステップＳ１０５）。

【0061】

次いで、破壊判定部５６は、第２算出部５５で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、閾値Ｅとに基づいて、破壊が生じるか否かを判定し（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

【0062】

［破壊予測方法］
図１５は、実施例１の樹脂成形体の破壊予測方法を示すフローチャートである。以下、実施例１の樹脂成形体の破壊予測方法の流れについて説明する。

【0063】

（破断荷重測定工程）
図１５に示すように、破断荷重測定工程では、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片１０に対して引張試験を実施し、試験片１０の破断時の荷重を測定する（ステップＳ２０１）。

【0064】

（第１繊維配向算出工程）
第１繊維配向算出工程では、コンピュータは、試験片１０の３Ｄ試験片モデル１１０の繊維配向を算出する（ステップＳ２０２）。

【0065】

（第１算出工程）
第１算出工程では、コンピュータは、第１繊維配向算出工程で算出した繊維配向の情報を持った３Ｄ試験片モデル１１０に対して、破断荷重測定工程で測定した試験片１０の破断時の荷重を印加し、切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、切欠き底の主応力が作用する主応力方向Ｓと直交する直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する（ステップＳ２０３）。

【0066】

（閾値設定工程）
閾値設定工程では、コンピュータは、前記第１算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値Ｅを設定する（ステップＳ２０４）。

【0067】

（第２繊維配向算出工程）
第２繊維配向算出工程では、コンピュータは、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデル１２０の繊維配向を算出する（ステップＳ２０５）。

【0068】

（第２算出工程）
第２算出工程では、コンピュータは、３Ｄ対象モデル１２０に対して、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する（ステップＳ２０６）。

【0069】

（破壊判定工程）
破壊判定工程では、コンピュータは、第２算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、閾値Ｅとに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。

【0070】

［破壊予測プログラム・破壊予測方法の作用］
以下、実施例１の破壊予測プログラム及び破壊予測方法の作用を説明する。

【0071】

実施例１の破壊予測プログラムは、樹脂成形体の破壊予測をコンピュータに判断させる破壊予測プログラムであって、樹脂成形体の、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片１０に対する引張試験による、試験片１０の破断時の荷重を、試験片１０の３Ｄ試験片モデル１１０に印加し、切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、切欠き底の主応力が作用する主応力方向Ｓと直交する直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する第１算出部５２と、第１算出部５２で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値Ｅを設定する閾値設定部５３と、樹脂成形体の、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデル１２０に対して、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する第２算出部５５と、第２算出部５５で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、閾値Ｅとに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する破壊判定部５６と、を備える（図１）。

【0072】

ところで、樹脂成形体に形成された切欠きは、曲率が大きくなる程（Ｒがきつくなる程）、荷重をかけたときに、切欠きの先端が伸びる性質がある。

【0073】

実施例１では、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片１０に対する試験結果を考慮することができる。そのため、切欠き半径の違いによる、樹脂成形体の伸びる性質を考慮して、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測をすることができる。その結果、簡易な方法で、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測を精度よくすることができる。

【0074】

実施例１の破壊予測プログラムにおいて、樹脂成形体は、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体であり、３Ｄ試験片モデル１１０の繊維配向を算出する繊維配向算出部（第１繊維配向算出部５１）を備え、第１算出部５２は、繊維配向算出部（第１繊維配向算出部５１）が算出した繊維配向の情報を持った３Ｄ試験片モデル１１０に対して、切欠き底に発生する相当歪の最大値と、直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する（図１）。

【0075】

ところで、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体は、繊維配向の影響によって、歪の値が大きく変化する。繊維が縦方向に並んでいるとすると、縦方向に引っ張った時の歪の大きさが、繊維の剛性に拘束されることになる。そのため、繊維が縦方向に並んでいる場合、樹脂成形体は、縦方向に歪が生じ難くなり、横方向に歪が生じ易くなる。その結果、繊維配向を考慮しない場合、繊維複合樹脂成形体の破壊予測を精度よくすることができない。

【0076】

実施例１では、繊維配向を考慮して、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測をすることができる。そのため、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測を精度よくすることができる。

【0077】

実施例１の破壊予測プログラムでは、第１算出部５２は、３Ｄ試験片モデル１１０の表層の相当歪に基づいて、相当歪の勾配を算出する（図８）。

【0078】

これにより、樹脂成形体の歪の変化が大きな表層の相当歪の勾配を利用することができる。そのため、切欠き半径の違いによる、樹脂成形体の伸びる性質を十分に考慮して、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測を精度よくすることができる。

【0079】

実施例１の破壊予測プログラムでは、試験片１０は、平板８を、複数の方向に切り出して作成されたものを使用する（図３）。

【0080】

これにより、３Ｄ対象モデル１２０の繊維配向に合わせた試験片１０に基づいて、破壊の判定を実施することができる。そのため、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測を精度よくすることができる。

【0081】

実施例１の破壊予測方法は、樹脂成形体の破壊予測方法であって、樹脂成形体の、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片１０に対して引張試験を実施し、試験片１０の破断時の荷重を測定する破断荷重測定工程と、試験片１０の３Ｄ試験片モデル１１０に対して、コンピュータによって、破断荷重測定工程で測定した試験片１０の破断時の荷重を印加し、切欠きの切欠き底に発生する相当歪の最大値と、切欠き底の主応力が作用する主応力方向Ｓと直交する直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する第１算出工程と、第１算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配とに基づいて、破壊進展の閾値Ｅを設定する閾値設定工程と、樹脂成形体の、破壊予測する対象の３Ｄ対象モデル１２０に対して、コンピュータによって、荷重を印加し、発生する相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、を算出する第２算出工程と、第２算出工程で算出した相当歪の最大値と、相当歪の勾配と、閾値Ｅとに基づいて、破壊が生じるか否かを判定する破壊判定工程と、を含む（図１５）。

【0082】

ところで、樹脂成形体に形成された凹部は、曲率が大きくなる程（Ｒがきつくなる程）、荷重をかけたときに、切欠きの先端が伸びる性質がある。

【0083】

実施例１では、切欠き半径の異なる切欠きを形成した複数の試験片１０に対する試験結果を考慮することができる。そのため、切欠き半径の違いによる、樹脂成形体の伸びる性質を考慮して、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測をすることができる。その結果、簡易な方法で、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測を精度よくすることができる。

【0084】

実施例１の破壊予測方法では、樹脂成形体は、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体であり、３Ｄ試験片モデル１１０の繊維配向を算出する繊維配向算出工程を含み、第１算出工程では、繊維配向算出工程で算出した繊維配向の情報を持った３Ｄ試験片モデル１１０に対して、切欠き底に発生する相当歪の最大値と、直交方向Ｔへの相当歪の勾配と、を算出する（図１５）。

【0085】

ところで、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体は、繊維配向の影響によって、歪の値が大きく変化する。繊維が縦方向に並んでいるとすると、縦方向に引っ張った時の歪の大きさが、繊維の剛性に拘束されることになる。そのため、繊維が縦方向に並んでいる場合、樹脂成形体は、縦方向に歪が生じ難くなり、横方向に歪が生じ易くなる。その結果、繊維配向を考慮しない場合、繊維複合樹脂成形体の破壊予測を精度よくすることができない。

【0086】

実施例１では、繊維配向を考慮して、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測をすることができる。そのため、破壊予測する樹脂成形体の対象部品の破壊予測を精度よくすることができる。

【0087】

以上、本開示の破壊予測プログラム及び破壊予測方法を実施例１に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る本開示の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

【0088】

実施例１では、試験片１０及び対象部品を射出成形によって形成する例を示した。しかし、試験片及び対象部品の成形方法は、この態様に限定されず、例えば、ブロー成形によって形成することもできる。

【0089】

実施例１では、試験片１０及び対象部品を、繊維を複合した繊維複合樹脂成形体とする例を示した。しかし、試験片１０及び対象部品は、樹脂成形体であってもよい。

【0090】

実施例１では、第１繊維配向算出部５１及び第２繊維配向算出部５４を設ける例を示した。しかし、第１繊維配向算出部５１及び第２繊維配向算出部５４を設けなくてもよい。

【0091】

実施例１では、第１繊維配向算出工程及び第２繊維配向算出工程を設ける例を示した。しかし、第１繊維配向算出工程及び第２繊維配向算出工程を設けなくてもよい。

【関連出願への相互参照】

【0092】

本出願は、２０２１年３月３日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－０３３９６３に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】