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[解析事例] 複合材料の非線形力学特性(LS-DYNAとの連携)

事例カテゴリ
SUSHI、LS-DYNA

ポリマー相分離構造と機械(弾塑性)特性

目的と手法

一般に高分子ブレンドにおいては、形成された相分離構造が諸物性に影響を及ぼすことが多いと言われています。ここでは相分離構造の違いが力学特性に及ぼす影響を評価しました。
図1は本解析に用いた、エラストマーと樹脂(ポリプロピレン)のブレンドを想定した相分離構造です[1]。各構造で同じ体積比が設定されています。なお、共連続構造と球構造は意図的に作成したもので、一番右の構造はSUSHIによって求められた相分離構造です。これらの構造を用いて、非線形有限要素法ソフトウェアLS-DYNAを用いた一軸伸張計算(時間発展計算)を実施しました。

相分離構造 図1. 相分離構造
(左から、共連続構造、球分散構造、SUSHIによって得られた構造)

解析結果

図2はSUSHIによって得られた構造に対する一軸伸張のスナップショットを、図3は各構造における材料全体としての応力−ひずみ曲線を示しています。相分離構造による力学特性の違いを確認することができます。

非線形有限要素法を用いた複合材料の一軸伸張計算 図2. 非線形有限要素法を用いた複合材料の一軸伸張計算

材料全体としての応力−ひずみ曲線 図3. 材料全体としての応力−ひずみ曲線
点線は樹脂領域に設定した入力パラメータ

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