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結晶性高分子材の組織形成予測・力学特性評価シームレスモデルの構築

构建预测结构形成和评估结晶聚合物材料机械性能的无缝模型

基本信息

批准号：
21656034
负责人：
冨田佳宏
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Fukui University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

結晶性高分子材料の組織形成と対応する力学的特性評価を目指し実施して得られた研究成果を示す。1. 結晶化による温度,応力の変化の影響を導入したフェーズフィールド法による3D球晶形成予測:溶融状態から結晶性高分子材の創生をフェーズフィールド法を援用してモデル化し,シミュレーションによって評価するために,フェーズフィールドの発展方程式と熱力学的場の支配方程式を導出.それぞれの方程式の,時空変数の差分と有限要素による離散化とその効率的な解析手法を提示した.2. フェーズフィールド法によって得られた多結晶組織の力学モデルの構築:結晶性高分子材は多数の球晶の集合であり,それぞれの球晶は結晶相と非晶相からなる複雑な形態を呈する.代表体積要素内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶内の不均一な組織と変形を表すレベル,球晶を構成する非晶相と結晶相の組織と変形を表すレベルの3階層均質化法を,通常のマクロに不均一変形する微視組織を有する材料に対する均質化法と同様な手法を援用した3スケール評価法を新たに提案した.3. 提案したモデルの妥当性の検証:多結晶組織評価と力学特性評価手法の統合により構築した上記結晶性高分子材の組織・力学特性評価モデルの妥当性を検証するために,一連のシミュレーションを行い,得られた結果と既存の実験結果を詳細に比較検討することにより,モデルの問題点ならびに修正箇所を抽出し,高精度化の可能性を検討した.4. 結晶性高分子材の強度評価シミュレーション:結晶性高分子材の組織・力学特性評価モデルを用いたシミュレーションにより,複相化した結晶性高分子材の特性を評価し,高強度をもたらす複相材の形態創生に関する基礎資料を提供するとともに既存の実験結果と比較検討することにより得られた結果の妥当性を検証した.

This paper presents the results of the study on the mechanical properties of crystalline polymer materials 1. The effects of crystallization temperature and stress on the formation of 3D spherulites are introduced into the crystallization process. The melt state of crystalline polymers is predicted by the crystallization process. The evolution equations and the governing equations of thermodynamic fields are derived. The equation of time and space, the difference of finite elements, the discretization and the analytic method of efficiency are suggested. Mechanical structure of polycrystalline structure: Crystalline polymer material is composed of a plurality of spherulites, and the spherulites are composed of crystalline phase and amorphous phase. A three-level homogenization method is used to describe the heterogeneous structure and shape of a volume element, the heterogeneous structure and shape of a spherulite, the amorphous phase and the crystalline phase of a spherulite. Proposition of the appropriateness of the evaluation: evaluation of polycrystalline structure and mechanical properties of the evaluation method of the integration of the construction of crystalline polymer materials on the organization and mechanical properties of the evaluation method of the appropriateness of the evaluation, the implementation of the system, the results and existing results of the detailed comparison of the evaluation, the correction of the problem point, the extraction, the possibility of high precision. 4. Evaluation of the strength of crystalline polymer materials: evaluation of the microstructure and mechanical properties of crystalline polymer materials, evaluation of the properties of multiphase crystalline polymer materials, evaluation of the properties of multiphase crystalline polymer materials, evaluation of the properties of crystalline polymer materials, evaluation of the properties of multiphase crystalline polymer materials, evaluation of the properties of crystalline polymer materials, evaluation of the properties of multiphase crystalline polymer materials, evaluation of crystalline polymer materials, evaluation of the properties of crystalline polymer materials, evaluation of crystalline polymer materials, evaluation of the properties, evaluation of the properties of multiphase polymer materials, evaluation of crystalline polymer materials, evaluation