[发明专利]高分子材料的模拟方法

说明书

高精度地表现高分子材料发生较大形变时的行为。解决方法是本发明的高分子材料的模拟方法，其包括：获取高分子材料(2)的电子束透射图像的拍摄工序S1、构建高分子材料的三维图像(21)的工序S2、设定高分子材料模型(26)的模型设定工序S3、根据高分子材料模型(26)进行形变模拟的工序S4。模型设定工序S3包括：根据高分子材料的三维图像(21)构建识别出填充剂部分(27)和高分子材料部分(28)的高分子材料三维结构的工序S31、将填充剂模型(35)配置于填充剂部分(27)的工序S33、将粗粒化模型(36)配置于高分子材料部分(28)的工序S34，以及使用填充剂模型(35)和粗粒化模型(36)，根据分子动力学计算，计算结构弛豫的工序S37。

技术领域

本发明涉及计算含有填充剂的高分子材料形变的模拟方法。

背景技术

轮胎橡胶等高分子材料中，基于补强性的观点，会添加碳黑、二氧化硅等填充剂。高分子材料中的填充剂的分散性会极大影响橡胶强度等是已经明确的，但其详细情况尚不清楚。因此，正确观察高分子材料中的填充剂的分散状态、使用基于其分散状态的模型进行模拟是很重要的。

下述专利文献1中，根据电子束透射图像构建的高分子材料的三维结构而设定高分子材料模型。因此，下述专利文献1中，可以根据填充剂的分散状态，设定高分子材料模型。

专利文献

专利文献1:日本专利特开2013-57638号公报

发明内容

上述专利文献1中，根据有限元分析法，设定高分子材料模型。该高分子材料模型包括：填充剂经过有限元分割的填充剂模型，以及高分子材料经过有限元分割的高分子材料模型。

填充剂模型及高分子材料模型中，相邻元素相互共有同一个节点。因此，填充剂模型及高分子材料模型的形变被限定在一定的范围。因此，以往的模拟方法中，存在无法高精度表现高分子材料发生较大形变时的行为的问题。

本发明鉴于以上的实际情况而提出，主要目的在于提供可以高精度表现高分子材料发生较大形变时的行为的高分子材料的模拟方法。

本发明是使用计算机，计算含有填充剂的高分子材料的形变的模拟方法，其特征在于，包括：使用扫描透射电子显微镜，获取所述高分子材料的电子束透射图像的拍摄工序；所述计算机通过断层摄影术，根据所述电子束透射图像，构建高分子材料的三维图像的工序；所述计算机根据所述高分子材料的三维图像，设定高分子材料模型的模型设定工序；所述计算机根据所述高分子材料模型进行形变模拟的工序；所述模型设定工序包括：根据所述高分子材料的三维图像，构建识别出添加了所述填充剂的填充剂部分、和所述填充剂部分周围的高分子材料部分的高分子材料的三维结构的工序；使用多个填充剂粒子模型和连结相邻填充剂粒子模型的连结链模型，将所述填充剂模型化后的至少一个填充剂模型，配置在所述填充剂部分的填充剂模型配置工序；使用多个粗粒化粒子模型和连结相邻的所述粗粒化粒子模型的连结链模型，将所述高分子材料的高分子链模型化后得到的的至少一个粗粒化模型，配置在所述高分子材料部分的粗粒化模型配置工序；以及所述计算机使用所述填充剂模型和所述粗粒化模型，根据分子动力学计算，计算结构弛豫的工序。

本发明涉及的所述高分子材料的模拟方法中，理想的是，还包括所述计算机对在所述高分子材料的三维结构内划分的、并且具有预先设定的大小的子区域的子区域进行选择的选择工序；所述填充剂模型配置工序是在所述子区域的所述填充剂部分，配置所述填充剂模型；所述粗粒化模型配置工序是在所述子区域的所述高分子材料部分，配置所述粗粒化模型。