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[解析事例] 十字リブ形状圧縮成形解析


モジュール
Compression Molding

圧縮成形による繊維と樹脂の変形挙動の予測

不連続繊維強化樹脂材の圧縮成形を行うと、繊維のうねりや局所的な配向、ウェルドラインが発生することが知られています。これらは強度特性に影響するため、繊維変形や充填挙動を高精度に予測することが重要になります。

2Dランダムガラス繊維材(ROF)

本事例では、Randomly-Oriented Fibers材(ROF)と呼ばれる不連続長繊維強化樹脂材を使用しました。

  • 製品名 : Tepex® flowcore (Bond-Laminates GmbH)
  • ガラス繊維長 : 30-50mm
  • 繊維配向 : 2D ランダム
  • 繊維体積含有率 : 47%
  • マトリックス樹脂 : ポリアミド ナイロン6

ROF系不連続長繊維強化樹脂材:実機(左)、解析モデル(右) ROF系不連続長繊維強化樹脂材:実機(左)、解析モデル(右)

十字リブ形状圧縮成形解析

ビーム・ソリッドカップリング手法の妥当性を検討するために、十字リブ形状の圧縮成形試験を実施しました。途中で成形試験を止めた変形形状と解析結果を比較すると、繊維とマトリックス樹脂の変形挙動は試験を良く再現しました。

変形挙動の比較:試験(左)、解析(右) 変形挙動の比較:試験(左)、解析(右)

ビーム要素から繊維配向を評価することが可能であり、リブの付け根部には繊維が少ない領域(マトリックス樹脂リッチ領域)が発生しました。また、ソリッド要素の変形形状からリブ先端部にウェルドラインが形成され、試験でも同じ位置にウェルドラインが生じました。

繊維(ビーム要素)とマトリックス樹脂(ソリッド要素)の変形形状 繊維(ビーム要素)とマトリックス樹脂(ソリッド要素)の変形形状

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