ABS樹脂のひずみ速度依存性
- ABS樹脂のひずみ速度依存の試験結果を用いて、材料定数の同定を行います。
- 速度依存性についてはCowper-Symonsのべき乗則を用います。
- ひずみ速度依存性を考慮することにより、ひずみが集中する部分（ひずみ速度が局所的に上昇する部分）の硬化が促進され、その結果，塑性化に伴うネッキングが抑止される結果となりました。
分科会における例
ゴム硬度による弾性率の推定
- JIS K 6253-1:2012では、ゴムの硬さをデュロメータで評価する方法が定められており、硬度（0～100）から弾性率を簡便に推定できます。
- 日本鉄道車輛工業会の資料に基づき、硬度と弾性率の関係を実測値と簡易式で比較し、弊社では400種類以上の材料を計測した実績があります。
- ばらつきはあるものの、Neo-Hookeanモデルの係数決定には十分実用的と判断しています。
[1]有限会社エラストロン殿ホームページより引用させていただきました。
http://www.elastron.co.jp/product.html
[2]戸原春彦ほか, 新版 防振ゴム, 日本鉄道車輛工業会, pp.13-21, 1998.
ゴム材料の繰り返し試験
- ゴム材料は繰返し載荷により応力が低下し、3回目以降で挙動が安定します。
- この軟化現象はMullins効果と呼ばれ、ひずみ履歴によるダメージを反映します。
- 解析では、安定後の応力に基づいてひずみエネルギー関数を同定することで、部位ごとの繰返し挙動も適切に再現可能です。
ゴム材料の単軸引張試験での同定
- ゴム材料の材料定数同定には、単軸引張試験が容易で一般的ですが、二軸応力場への適用には限界があります。
- Neo-Hookeanでは二軸が表現できず、Ogdenモデルによる単軸データのフィッティングでは、二軸場で硬めに推定される傾向があり、解析精度に課題が残ります。
- 弊社の「ゴム材料カーブフィットプログラム」では、Ogdenモデルに補足点機能を加えることで、二軸場での過剰な硬化挙動を抑制可能です。
シリコーンゴムの粘弾性特性
- シリコーンゴムはDMA評価により、-50℃以上で貯蔵弾性率がほぼ一定で、周波数依存性も小さいことが確認できます。また、Tgは約-123℃とされ、測定結果と一致します。
- 広い温度範囲で安定した弾性率と高い損失係数を持ち、振動環境下での共振抑制に有効で、自動車用途に適した粘弾性特性を示します。
【参考文献】
[1]最もTgの低いポリマーは 信越化学工業株式会社 中村 勉
TAインスツルメント（https://www.tainstruments.com/?lang=ja）
超弾性計測と粘弾性計測
- 超弾性特性と粘弾性特性の計測においては、試験手法が異なるため、両者の物性値が必ずしも一致するとは限りません。
- しかしながら、汎用の有限要素解析（FEM）では、超弾性材料と粘弾性材料の特性を併せ持つ材料モデルを構築することが求められます。
- 弊社では、静的試験用の万能試験機および、動的特性評価が可能な動的粘弾性試験機を保有しており、これらを活用することで計測結果を適切に見極めることが可能です。
- ゴム材料に対して、常温下の引張試験から求めたヤング率 E と、動的粘弾性試験により得られた貯蔵弾性率 E´ を比較した結果、両者には良好な一致が見られました。
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