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[解析事例] 3K平織ドライ繊維基材の成形しわ予測

モジュール
Form Modeler

プレス工程中の小さな成形しわまでリアルに再現

複合材料の成形方法は多種多様ですが、熱硬化性複合材に関しては、RTM成形法が知られます。主にドライ繊維基材を賦形する前工程と、その後硬化性樹脂を含浸させ硬化する後工程の二プロセスになります。 前工程でしわなどの成形不良やせん断変形によって、後工程において樹脂の含浸不全やボイドの発生を誘発します。そのため、前工程ではしわ回避や均一なせん断変形を求めることが、設計・製造段階では重要な課題となります。

繊維基材の配置方向による成形挙動の差異

解析結果検証のため、一枚構成で異なる繊維配置方向の2ケースで角絞り成形試験を実施しました。

・複合材形態:CFドライファブリック
・積層構成:単層
・配置方向:[0°/90°](上) vs. [+/-45°](下)
・評価項目:せん断変形角、しわ発生位置

実機(左)と解析結果(中)(右)の比較 実機(左)と解析結果(中)(右)の比較

解析結果(せん断変形角分布や、しわ発生箇所)は、繊維配置方向による成形挙動の違いを再現し、また実試験との良い一致性も確認されました。

異なる構成モデリング手法による小さなしわの再現

成形途中でストロークを停止することによって、シワの形成過程を観察しました。Reissner-Mindlinシェル理論に基づくモデルは、より面外せん断変形を考慮することで、波長の小さなしわの予測精度が向上することを確認できました。

小さなしわの再現 小さなしわの再現

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