FEAによるゴム材のプレス成型条件評価
- ゴム材をプレス成型する際の圧力や温度、時間等の影響をFEAで評価・研究しています。
- 現場の経験に頼らず、FEAを用いてゴム材のプレス成型条件を評価することを検討しています。
- ゴム材におけるプレス成型条件の研究が少ないため、自分で評価したいと考えています。
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ゴム材のプレス成型条件をFEAで評価
ゴム材をプレス成型する際の圧力や温度、時間等の影響をFEAで評価･研究しているのでしょうか？大学等で研究されている人がいるのならば、教えていただけないでしょうか？ 多くの場合は現場の経験からこれらの条件を検討していると思いますが、FEAを用いて評価したいのです。 短時間ですが調べてみたところ、金属、ガラス、プラなどはされているようなのですが、ゴム材での研究は見つかりませんでした。 ゴム材では難易度が高いのはわかるのですが、自分で評価したいと考えているので、参考にさせていただきたいと考えています。 よろしくお願いします。
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以下たまたま見つけましたので参考に。 http://www.heisengp.co.jp/products/instruments/software.html
まず私が知る範囲では、残念ながらゴム成形のシュミレーションソフトは知りません。 個人的にわからないのですが、成形条件の影響をFEAで評価したいという理由は何でしょうか?その様なソフトを作成したいというのであれば、まず対象のゴム材の成形時の支配方程式と境界条件を知る必要があります。 FEAは偏微分方程式を解く、強形式の数値解法の総称であって支配方程式がわからなければ何も出来ません。では支配方程式はどう見つけるかと言うと、最小ポテンシャルエネルギの原理から導き、必要な境界条件を対象毎に定義しなくてはなりません。ゴム成形の支配方程式は通常の弾性力学と違い、熱力学や相転移の概念が必要となり、かなりの知識と時間を要します。プラスチックの汎用ソフトはあるので、その支配方程式がゴム成形と類似であれば物性値の調整である程度の方向性はだせるかもしれませんが、通常の線形解析ソフトウェアとゴム等の非線形材料ではアルゴリズムが全く違います。静応力解析でも、ゴムのような超弾性体はエネルギ密度関数をグリーン歪等で偏微分して、PK応力からコーシー応力を計算する等全く違います。従って、これらの知識をお持ちであれば、まず支配方程式と境界条件を見つけることから始めては如何でしょうか? 個人的には、実務面であれば品質工学を使われた方が効果的かつ効率的と思います。または汎用のゴム成形用解析ソフトが他の方から情報があればいいですね。 訂正：FEAは「弱形式」の数値解法です。
参考になるかどうかわかりませんが、以前アメリカのエラストマーメーカーでエンジニアをしていたころ半導体製造装置にのゲートバルブの特殊シールを設計、製造していました。アメリカ本社でアバカスのソフトで解析していました。アバカスには確かゴムの物性値が網羅されていたと思います。大手のゴムメーカなら解析ソフトを持っていると思いますが。
補足
ご回答ありがとうございます。 弊社もゴム材を扱っており、解析ソフトを持っているのですが、使用時の解析をしているだけで、半生ゴムをプレス成型する過程の解析は行っていません。naughtykeiki様のおられた会社ではプレス成型の過程も解析されていたのでしょうか？差し支えなければ教えてください。 よろしくお願いします。
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お礼
まさ様、ご回答ありがとうございます。 勉強不足で、まさ様のおっしゃる現象の支配方程式のお話はおおよそしかわかりませんが、汎用ソフトでどうにかならないかと考えておりました。自分でも少し調べたのですが見つからなかったことと、まさ様がおっしゃられるように非常に技術的難易度が高いということで、現実難しいと思いました。企業レベルでは難しいので、どこか大学でこのような研究を行っていないか探したいと思います。 ありがとうございました。