专利名称：预测应力的方法及蠕变破坏寿命预测方法
技术领域：
本发明涉及针对具有形状上的应力集中部的树脂成型品、根据通过解析导出的在 应力集中部产生的解析应力来预测在应力集中部实际产生的应力的预测应力的方法以及 预测蠕变破坏寿命的方法。
背景技术：
在树脂材料中，热学性质、力学性质优异的材料很多，由于质量较轻等优点而被用 于各种领域中。例如，被用于汽车、电器 电子仪器、建材等各个领域。此外，近年还广泛进 行了提高材料物性的改进。其结果是，树脂材料能用于各种环境下。如上所述，由树脂材料形成的树脂成型品被用于各种情况下，根据所使用的情况 不同，有时也要求树脂具有非常高的机械特性。机械特性可分为短期机械特性与长期机械 特性。长期机械特性可举出例如蠕变特性。作为蠕变特性得到改进的树脂材料，已经公开了各种树脂材料(例如，专利文献 1)。这类树脂材料被用于要求优异的蠕变特性的树脂成型品中。然而，在对树脂材料的蠕变特性进行改进以及从多种树脂材料中选择蠕变特性优 异的材料时，如果能了解对树脂成型品施加多大的载荷时其在多长时间内被破坏，则能更 容易地进行树脂材料的改进，或更容易选择树脂材料。专利文献1 日本特开2008-260874号公报然而，树脂成型品通常具有复杂的形状，在包含复杂的形状时，很可能存在当对树 脂成型品施加载荷时应力容易集中的应力集中部。这类具有应力集中部的树脂成型品，在 被施加载荷时在应力集中部产生的产生应力是无法准确预计的。此外，破坏时间也无法准 确预计。因此，寻求一种即使是具有应力集中部的这类树脂成型品的情况下，也能获知对其 施加多大的载荷时、在破坏处产生多大的应力以及在多长时间内会破坏的方法。
发明内容
本发明是为了解决这样的课题而进行的，其目的在于提供一种即使是具有应力集 中部的这类树脂成型品的情况下，也能对施加多大的载荷时在应力集中部产生多大的应力 以及在多长时间内会破坏进行预测的预测方法。本发明人为了解决上述课题进行了深入研究。结果发现，在对具有形状上的应力 集中部的树脂成型品施加规定的恒定载荷时，通过解析而获得的在应力集中部产生的解析 应力与用于算出实际产生的应力的校正系数之间具有相关关系，从而完成了本发明。更具 体而言，本发明提供以下技术方案。(1) 一种预测应力的方法，该方法根据通过解析导出的在具有形状上的应力集中 部的树脂成型品的应力集中部产生的解析应力来预测应力集中部实际产生的应力，其特征 在于，所述方法包括下述步骤基准相关关系导出步骤，其导出破坏时间与产生应力的相关关系，该破坏时间是指从对不具有形状上的应力集中部的规定温度的树脂试验片施加规定的恒定载荷起至所 述树脂试验片破坏的时间，该产生应力是通过施加所述规定的恒定载荷而在破坏处产生的 应力；第一相关关系导出步骤，其导出破坏时间与解析应力的相关关系，该破坏时间是 从对具有有规定的曲率半径的应力集中部的、由与所述树脂试验片相同的树脂材料构成 的、所述规定温度的应力集中树脂试验片施加规定的恒定载荷起至所述应力集中树脂试验 片破坏的时间，该解析应力是通过解析导出的所述应力集中部产生的应力；校正系数算出步骤，其在至少两个以上的破坏时间算出校正系数，所述校正系数 通过用由所述基准相关关系获得的所述规定的破坏时间的所述树脂试验片的破坏处产生 的应力除以由所述第一相关关系获得的规定的破坏时间的所述解析应力而获得；第二相关关系导出步骤，其导出所述校正系数与所述解析应力的相关关系。(2)根据(1)所述的预测应力的方法，其特征在于，所述第二相关关系满足下式 ⑴，y = ax、..(I)式(I)中，y表示校正系数，x表示解析应力、a表示系数，n表示常数。(3)根据(1)或(2)所述的预测应力的方法，其特征在于，所述第二相关关系导 出步骤还包括这样的步骤至少两次以上改变所述曲率半径并导出所述第二相关关系的步
马聚o(4)根据权利要求(1) (3)任意一项所述的预测应力的方法，其特征在于，以规 定形式的函数导出所述第二相关关系。(5)根据权利要求(1) (4)任意一项所述的预测应力的方法，该方法还包括下 述步骤推测校正系数确定步骤，其使用所述第二相关关系，根据对具有形状上的应力集中 部的应力集中树脂成型品施加规定载荷时的解析应力确定推测校正系数；产生应力预测步 骤，其用对所述具有形状上的应力集中部的应力集中树脂成型品施加规定载荷时的解析应 力乘以所述推测校正系数，来预测所述应力集中部产生的产生应力。(6) 一种蠕变破坏寿命预测方法，其特征在于，利用通过(1) (5)任意一项所述 的方法预测出的应力与基准相关关系，来预测具有形状上的应力集中部的应力集中树脂成 型品的蠕变破坏寿命。采用本发明，即使是具有形状上的应力集中部的这类树脂成型品的情况下，也能 对施加多大的载荷时应力集中部产生多大的应力以及在多长时间内会破坏进行预测。
图1为表示具有形状上的应力集中部的树脂试验片的图，该形状为在两侧具有缺 口的形状。图2为表示不具有形状上的应力集中部的树脂试验片的图。图3为表示具有形状上的应力集中部的树脂试验片的图，该形状为在单侧具有缺 口的形状。图4为表示具有应力集中部的L型树脂试验片的图。图5为表示在基准相关关系导出步骤中获得的产生应力与破坏时间的关系以及
4在第一相关关系算出步骤中获得的解析应力与破坏时间的关系的图。图6为表示校正系数与解析应力的关系的图。图7为表示曲率半径为R1、R2、R3的校正系数与解析应力的关系的图。图8为表示近似式的常数部分与曲率半径之间的相关关系的图。图9为表示应力集中系数与曲率半径的关系的图。图10为表示实施例的树脂试验片的图。图11为表示实施例的树脂成型品的图。
具体实施例方式下面，详细说明本发明的一个实施方式，但本发明不受以下实施方式的任何限定， 可在本发明目的范围内适当加以变更来实施本发明。预测应力的方法本发明的预测应力的方法是用于预测实际在应力集中部产生的应力的方法，具体 而言，其特征在于，所述方法包括下述步骤基准相关关系导出步骤，其导出破坏时间与产生应力的相关关系，该破坏时间是 指从对不具有形状上的应力集中部的规定温度的树脂试验片施加规定的恒定载荷时至所 述树脂试验片破坏的时间；该产生应力是指通过施加所述规定的恒定载荷而在破坏处产生 的应力；第一相关关系导出步骤，其导出破坏时间与解析应力的相关关系，该破坏时间是 指从对具有有规定的曲率半径的应力集中部的、由与所述树脂试验片相同的树脂材料构成 的、所述规定温度的应力集中树脂试验片施加规定的恒定载荷起至所述应力集中树脂试验 片破坏的时间；该解析应力是指通过解析导出的在所述应力集中部产生的应力；校正系数算出步骤，其在至少两个以上的破坏时间算出校正系数，所述校正系数 通过用由所述基准相关关系获得的所述规定的破坏时间的在所述树脂试验片的破坏处产 生的应力除以由所述第一相关关系获得的规定的破坏时间的所述解析应力而获得；第二相关关系导出步骤，其导出所述校正系数与所述解析应力的相关关系。下面， 对本发明的导出相关关系的方法的一个例子进行说明。树脂材料的确定本发明可以以所有的树脂材料为对象。此外，多种树脂材料共混而成的树脂混合 物也包括在上述树脂材料之内。进而，向树脂中添加成核剂、炭黑、无机煅烧颜料等颜料、抗 氧化剂、稳定剂、增塑剂、润滑剂、脱模剂以及阻燃剂等添加剂而赋予了期望特性的树脂组 合物也包括在上述树脂材料之内。期望作为树脂成型品原料的树脂材料为试验片用树脂材 料。树脂材料的成型选择树脂材料后，对树脂材料进行成型。成型方法没有特别限定，可举出压缩成 型、传递模塑成型、注射模塑成型、挤出成型、吹塑成型等各种成型方法。这样进行成型后的 树脂材料即为树脂试验片。基准相关关系导出步骤基准相关关系导出步骤是求出从对不具有形状上的应力集中部的规定温度的树脂试验片施加恒定载荷起至所述树脂试验片破坏的破坏时间与通过施加恒定载荷而在破 坏处产生的应力的相关关系的步骤。该步骤是用于导出树脂材料所特有的破坏处产生的应 力与破坏时间的相关关系的步骤。基准相关关系既可以通过实际对所述树脂试验片施加恒定载荷来实测破坏时间 与施加于破坏处的应力来导出，也可以通过解析导出。这是由于如果是不具有应力集中部 的树脂试验片，则如后所述，由于不存在应力优先集中的部分，因此通过解析获得的预测值 与实测值之间的差很小。此外，实测时和解析时，都可通过至少在二个以上的部位求出破坏 时间与应力的关系而导出相关关系。为了更准确地求出相关关系，优选的方法为在七个以 上的部位求出破坏时间与应力的关系。规定载荷是沿着树脂试验片拉伸的方向施加的载荷。在进行实测的情况下，可使 用目前公知的拉伸试验机等进行测定，在进行解析的情况下，可通过使用例如线性静态解 析软件I_DEAS(EDS公司制)的方法来推测。“应力集中部”是指，在对树脂试验片施加载荷时，树脂试验片内的与其它部分相 比应力优先集中而容易损坏的部分，应力集中部是树脂试验片内的与其部分相比壁厚、宽 度变化较大的部分。“形状上的应力集中部”是指具有凹处、槽、薄壁部等的树脂试验片。可 举出例如图1的(a)所示类型的树脂试验片。在沿着图1的(b)所示的拉伸方向(空心箭 头的方向)拉伸图1的(a)的树脂试验片时，如图1的(b)所示，在应力集中部，应力集中 且沿着箭头方向作用。此外，“不具有形状上的应力集中部的树脂试验片”可举出例如图2的(a)所示类 型的树脂试验片。在沿着图2的(b)所示的拉伸方向(空心箭头的方向)拉伸图2的(a) 的树脂试验片时，如图2的(b)所示，应力沿着箭头方向均勻作用。通过使用不具有形状上的应力集中部的树脂试验片，能够更准确地测定或推测出 在对树脂试验片施加规定的恒定载荷时在树脂试验片的破坏处产生的应力。这是由于相对 于如前所述地施加的载荷在破坏处产生了均勻的应力。其结果是，能够更准确地导出在树 脂材料的破坏处产生的应力与破坏时间的关系。此外，如前所述，使用不具有形状上的应力 集中部的树脂试验片是为了防止由于形状上的应力集中部的存在而导致难以推测在破坏 处产生的应力。第一相关关系导出步骤第一相关关系导出步骤是导出破坏时间与解析应力的第一相关关系的步骤，该破 坏时间是从对应力集中树脂试验片施加规定的恒定载荷起至所述应力集中树脂试验片破 坏的时间，该应力集中树脂试验片是具有有规定的曲率半径的应力集中部的、由与所述基 准相关关系导出步骤中使用的树脂试验片相同的树脂材料构成的、与所述基准相关关系导 出步骤中使用的树脂试验片有相同的规定温度的树脂试验片；该解析应力是通过解析导出 的在所述应力集中部产生的解析应力。在具有应力集中部的应力集中树脂试验片的情况 下，对其施加恒定的载荷时在应力集中部产生的应力是无法预测的。因此，这里获得的解析 应力与在应力集中树脂试验片的应力集中部实际产生的应力是不同的。本发明的特征就在 于，即使是上述类型的具有应力集中部的树脂成型品，通过使用后述的校正系数也能够对 在应力集中部产生的应力与破坏时间进行预测。“具有有规定曲率半径的应力集中部的应力集中树脂试验片”是指例如，如图1
6的(a)所示类型的、两侧有缺口的树脂试验片，图3的(a)所示类型的仅单侧有缺口的树脂 试验片，图4的(a)所示类型的L型的树脂试验片。这些树脂试验片在缺口的前端部分、L 型的拐角部集中应力，这些部分具有规定的曲率半径。在对图1的(a)所示类型的、两侧有缺口的应力集中树脂试验片沿着图1的(b) 所示的拉伸方向(空心箭头的方向)施加载荷时，在应力集中部沿如上所述箭头的方向作 用有应力。越靠近应力集中部所产生的应力越大。在对图3的(a)所示类型的、单侧有缺 口的应力集中试验片沿着图3的(b)所示的拉伸方向(空心箭头方向)施加载荷时，在应 力集中部沿着图3的(b)的箭头方向作用有应力。此外，如图3的(c)所示那样，将图3的 (a)所示的应力集中树脂试验片进行三点弯曲时，在应力集中部沿着箭头方向作用有应力。 在对图4的(a)所示类型的、L型的应力集中树脂试验片沿着图4的(b)中的空心箭头方 向施加载荷时，在应力集中部沿着箭头所示的方向作用有应力。这样，根据施加规定载荷的 方法不同在应力集中部产生的应力不同。此外，上述树脂试验片中，均是在靠近应力集中部 的部分产生的应力最大。如前所述，根据应力集中树脂试验片的种类、载荷的施加方法不同，在应力集中部 产生的应力的大小、方向也不同。因此，如后所述，优选用多个应力集中试验片在多种破坏 形态下导出相关关系。这样可以实现对具有形状上的应力集中部的各种树脂成型品进行预 测。此外，通过考虑所述的图1、3、4所示类型的应力集中树脂试验片以及破坏形态， 能对几乎所有形状的树脂成型品进行预测。解析的方法没有特别限定，既可以是线性解析，也可以是非线性解析。但是，本发 明的特征在于，能通过对由线性解析这类简单的解析所获得的值进行校正而预测出与实测 值非常接近的值。因此，该步骤的解析优选为线性解析。例如，可以通过使用线性静态解析 软件I-DEAS(EDS公司制)的方法进行解析。规定温度是指，与上述基准相关关系导出步骤中的规定温度相同的温度。这是由 于，如果温度不同，则破坏时间等也不同，无法获得准确的相关关系。对应力集中树脂试验片施加的规定的恒定载荷是指，从与上述基准相关关系导出 步骤中对不具有应力集中部的树脂试验片施加的规定的恒定载荷的方向相同的方向施加 的载荷。这是由于，本发明的特征在于，使用不具有应力集中部的树脂试验片，预先导出在 规定的条件下破坏时树脂材料特有的破坏处产生的应力与破坏时间的基准相关关系，使用 该关系来预测在同样条件下破坏的应力集中树脂试验片应力集中部产生的应力等。此外， 使用由与在基准相关关系导出步骤中使用的树脂试验片相同的树脂材料成型的应力集中 树脂试验片，也是基于这个理由。校|H系数算出步骤校正系数算出步骤是在至少两个以上的破坏时间算出校正系数的步骤，所述校正 系数通过用由所述基准相关关系获得的所述规定的破坏时间的所述树脂试验片的破坏处 产生的应力除以由所述第一相关关系获得的规定的破坏时间的所述解析应力而获得。如果 算出至少两个校正系数则能够求出校正系数与解析应力的相关关系。图5中表示基准相关关系导出步骤中获得的产生应力与破坏时间的关系以及第 一相关关系导出步骤中获得的解析应力与破坏时间的关系。图5的图表中，纵轴为应力，横
7轴为破坏时间。如图5所示，由图5中实线所示的基准相关关系可知，在破坏时间为tl时，不具有 应力集中部的树脂试验片的破坏处产生的应力为Ml。另一方面，由图5中虚线所示的第一 相关关系可知，破坏时间为tl时，具有应力集中部的树脂试验片的应力集中部的解析应力 值为Ml，。在基准相关关系导出步骤中使用的树脂试验片与在第一相关关系导出步骤中使 用的应力集中树脂试验片均由相同的树脂材料构成。因此，如果破坏时间相同，则破坏处 (应力集中树脂试验片时指应力集中部)产生的应力应当是相同的。然而，Ml与Ml’之间 存在较大的差值。如上所述预测应力集中部所产生的应力是极其困难的，因此，由基准相关 关系求出的破坏处产生的应力自然也会在应力集中试验片的应力集中部产生。此外，应力 集中部的曲率半径随着试验片接近破坏而不断变化，因此应力集中部产生的应力随着时间 推移并非是恒定的，产生的应力的平均值为Ml。破坏时间为tl时，对于应力集中树脂试验片而言，通过用解析获得的解析应力乘 以Ml/Ml，而将其校正成接近于应力集中部产生的平均应力。该Ml/Ml，为破坏时间为tl 时的校正系数。进而，通过在tl以外的破坏时间求出校正系数，能求出解析应力与校正系 数的相关关系。例如，如图5所示，在破坏时间为t2时，不具有应力集中部的树脂试验片的 破坏处产生的应力为M2。另一方面，应力集中树脂试验片的应力集中部的解析应力为M2’。 因此，校正系数为M2/M2’。第二相关关系导出步骤图6表示校正系数与解析应力的关系。纵轴为校正系数，横轴为解析应力(应力 集中树脂试验片的解析应力)。如果至少算出两个校正系数，则能够求出第二相关关系即所 述解析应力与校正系数的大致相关关系。这里获得的第二相关关系是本发明必须的相关关 系。如果通过解析求出应力集中部产生的应力，则能求出校正系数，用该校正系数乘以解析 应力就能够求出应力集中部产生的平均应力。求第二相关关系时，优选预先算出更多种校正系数。这是由于这样可以求出解析 应力与校正系数的更准确的相关关系。如果算出约七个以上的校正系数，则能够获得非常 准确的相关关系。具体而言，第二相关关系能够通过平滑地连接图6所示的2个点而导出。此外，还 可将第二相关关系以规定形式的函数导出。以规定形式的函数求出则可以用电子计算机等 计算出校正系数，而无需再由图表读取，可以减少麻烦。近似函数的形式没有特别限定，可 以列举出幂指近似、对数近似、线性近似、多相式近似、指数近似等。此外，在以规定形式的 函数导出的情况下，优选预先算出七个以上校正系数，以获得更准确的回归曲线。所述第二相关关系优选通过改变规定的曲率半径来求出多个相关关系。这是由 于，第二相关关系因曲率半径不同而不同，通过预先以多个曲率半径导出多个第二相关关 系，则可以将多种具有应力集中部的树脂成型品作为对象。在图7中，由所述M2’/M2、M1’/ Ml获得的第二相关关系是曲率半径为R1时的，还用虚线表示由曲率半径为R2时的校正 系数N2’ /N2、Nl’ /N1获得的第二相关关系，用点划线表示由曲率半径为R3时的校正系数 02，/02、01，/01 获得的第二相关关系(Rl > R2 > R3)。如前所述，在导出解析应力与校正系数的第二相关关系时，优选改变规定的曲率
8半径而求出多个第二相关关系，更优选将所述多个第二相关关系全部近似为相同形式的函 数。图7表示将各相关关系近似成函数y = ax-n(y表示校正系数，x表示解析应力，a表示 系数，n表示常数)的情况。近似式y = alX_nl、y = a^^.y = a3x_n3(y表示校正系数，x表 示解析应力， 、a2、a3表示系数，nl、n2、n3表示常数)可通过目前公知的方法求出。近似式的常数部分与曲率半径之间也具有相关关系，可用关系式进行表示。这一 点的发现也是本发明的特征之一。通过将该相关关系也近似成规定形式的函数，能更容易 且更准确地导出各种曲率半径的解析应力与校正系数的第二相关关系。具体而言，如图8 的(a)所示，系数a与曲率半径R之间有相关关系，可将该相关关系近似成规定形式的函 数而求出关系式(图中a = ClR_dl(R为曲率半径，cpdi为常数))。此外，所述关系式的函 数形式没有特别限制，可根据条件选择最优选的函数形式。此外，如图8的(b)所示，常数 n与曲率半径之间也有相关关系，同样地，该相关关系也可以近似成规定形式的函数并求出 关系式(图中n = c2R_d2(R为曲率半径，c2、d2为常数))。若能求出这些表示常数部分与曲 率半径的相关关系的关系式，则即使对曲率半径在Rl、R2、R3以外时的校正系数，也能容易 地求出解析应力与校正系数的第二相关关系。曲率半径越小则校正系数越偏离1。这就意味着曲率半径越小则应力集中部产生 的应力越偏离解析应力。这是由于，曲率半径越小则应力集中系数越大，应力集中部产生的 应力越大，从而与解析应力之差也越大。图9表示应力集中系数与曲率半径的关系。曲率半径越小的区域，曲率半径变化 所带来的应力集中系数的变化越大。因此，在对具有曲率半径较小的应力集中部的树脂成 型品进行预测时，优选使用具有其曲率半径相同或极其接近的曲率半径的应力集中部的应 力集中树脂试验片来导出所述相关关系。这是由于，例如对具有的应力集中部的曲率半径 在R2 R3之间的树脂成型品进行预测时，校正系数在02’ /02 N2’ /N2的范围内，难以 从该范围中预计出更准确的大致值。另一方面，曲率半径超过一定值以上的话，应力集中系 数的变化相对于曲率半径的变化较小，如果已获得期望曲率半径附近的相关关系，则能够 预计出大致的校正系数。这是由于，例如对具有的应力集中部的曲率半径在R1 R2之间 的树脂成型品进行预测时，校正系数存在于N2’/N2 M2’/M2的范围内，由于该范围较窄， 因此即使预计的是大致的校正系数，其与准确的校正系数的差较小，可以推测为适当的校 正系数。此外，如图7所示，在解析应力较大的区域中，曲率半径的不同导致的校正系数的 差异较小。解析应力较大是指，对树脂试验片等施加的载荷较大的意思。施加较大载荷的 话，曲率半径急剧变化而导致树脂试验片破坏。并且如前所述，在曲率半径较小的区域中， 曲率半径对相关关系的影响较大。其结果是，即使具有较小的曲率半径，也由于曲率半径急 剧变大，存在小的曲率半径而带来影响的时间变短。由以上可知，在求解析应力较大的区域 的校正系数时，如果已获得期望的曲率半径附近的相关关系，则能推测出校正系数的大致 值。在应力集中部产生的应力根据应力集中树脂试验片的种类、载荷的施加方法不同 而不同。因此，需要针对每个种类的应力集中部求出相关关系。为了能应对各种具有形状 上的应力集中部的树脂成型品，需要使用图1的(a)所示类型的两侧设有缺口的应力集中 树脂试验片、图3的(a)所示类型的单侧设有缺口的应力集中树脂试验片、图4的(a)所示
9类型的L型的应力集中树脂试验片按照图1的(b)、图3的(b)、(c)、图4的(b)所示类型 的破坏形态导出相关关系。若预先考虑上述那样的应力集中树脂试验片以及破坏形态，则 能够应对各种具有形状上的应力集中部的树脂成型品。推测校|H系数确定步骤推测校正系数确定步骤是指，使用对所述具有形状上的应力集中部的应力集中树 脂成型品施加规定载荷时的解析应力与规定的曲率半径、根据所述的第二相关关系来确定 推测校正系数的步骤。在该步骤中，首先测定作为对象的具有应力集中部的树脂成型品的 应力集中部的曲率半径。测定可通过目前公知的方法进行。测定曲率半径后，由第二相关 关系推测校正系数。推测校正系数时，如上所述优选预先导出多个第二相关关系，这样能推 测出更准确的校正系数。例如，根据一个或多个第二相关关系能够通过估算推测出大致的 校正系数值。采用本发明，即使是这样通过估算推测出的校正系数，也能预测出接近应力集 中部实际产生的应力的值。此外，以规定形式的函数表示出解析应力与校正系数的相关关系并将该规定形式 的函数中的常数与曲率半径之间的相关关系以规定形式的函数表示为关系式，这样能够推 测出更准确的校正系数，因而，这是优选的。例如，在关系式为a = ClR_dl、n = c2R-d2的情况 下，测定作为对象的具有应力集中部的树脂成型品的应力集中部的曲率半径后，将曲率半 径代入到关系式a = ClR_dl中求出系数a。接着，将曲率半径代入n = c2R_d2中求出系数n。 然后，求出解析应力与校正系数的关系。最后，将解析应力的值代入解析应力与校正系数之 间的关系式，推测出校正系数。产生应力预测步骤产生应力预测步骤是用对具有形状上的应力集中部的应力集中树脂成型品施加 规定载荷时的解析应力乘以推测校正系数来预测所述应力集中部实际产生的产生应力的 步骤。如上所述，应力集中部的曲率半径在对树脂成型品施加载荷起至断裂的期间内会变 动。因此，应力集中部产生的应力在施加载荷起至断裂并非保持恒定。本发明能预测的产 生应力是从施加载荷起至破坏期间应力集中部产生的应力的平均值。如上所述，目前并未将在从对树脂成型品施加载荷起至树脂成型品破坏期间、应 力集中部的曲率半径的大小会发生变化这一点考虑在内，因此，由解析应力进行的预测只 能是与实际载荷较大不同的预测。但是，本发明通过用解析应力乘以校正系数而能够接近 实测，能非常准确地预测出应力集中部产生的应力。蠕变破坏寿命预测方法本发明的蠕变破坏寿命预测方法的特征在于，利用通过本发明的预测应力的方法 预测出的产生应力与基准相关关系来预测具有形状上的应力集中部的应力集中树脂成型 品的蠕变破坏寿命。通过准确地预测应力集中部产生的应力，能更准确地预测蠕变破坏寿 命。具体而言，通过将所述预测出的产生应力代入基准相关关系中来预测破坏时间(蠕变 破坏寿命)。实施例下面，列举实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不被这些实施例所限定。树脂材料聚缩醛树脂DURAC0N M90-44 (宝理塑料株式会社制)
树脂材料的成型适当调整成型条件，获得图10的(a)所示类型的两侧具有缺口的应力集中树脂试 验片(此外，图10中的尺寸单位为mm)。通过注射模塑成型成型出应力集中部的曲率半径 (R)为2. 0mm、1. 0mm、0. 5mm、0. 1mm这四种应力集中树脂试验片。此外，适当调整成型条件， 通过注射模塑成型成型出图10的(b)所示类型的不具有应力集中部的应力测定树脂试验 片。基准相关关系导出步骤使用试验机(伺服(serve)型蠕变试验机(0RIENTEC公司制)，在80°C状态下， 用夹具将图10的(b)所示的不具有应力集中部的树脂试验片的从两端到图10的(b)所 示的虚线部分的部分固定，沿着所述树脂试验片的延伸方向施加301N的恒定载荷，测定直 至树脂试验片破坏的时间。此外，通过解析求出破坏处产生的应力。解析使用解析软件 I-DEAS(EDS公司制)进行线性静态解析。破坏时间为3. 6小时，解析应力为25. IMPa。将恒定载荷改变为252N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为49. 6小时，解析 应力为21MPa。将恒定载荷改变为226. 8N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为198小时，解 析应力为18. 9MPa。将恒定载荷改变为216N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为419小时，解析 应力为18MPa。将恒定载荷改变为204N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为673小时，解析 应力为17MPa。将恒定载荷改变为178. 8N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为721小时，解 析应力为14. 9MPa。使用计算软件求出表示所述树脂试验片的解析应力与破坏时间的关系的近似函数。第一相关关系导出步骤使用试验机(伺服型蠕变试验机(0RIENTEC公司制)，将具有曲率半径(R)为 0. 1mm的应力集中部的、图10的(a)所示的应力集中树脂试验片在80°C的状态下沿着所述 树脂试验片的延伸方向施加354N的恒定载荷，测定直至树脂试验片破坏的时间。此外，通 过解析求出破坏处产生的应力。解析使用解析软件I_DEAS(EDS公司制)进行线性静态解 析。破坏时间为0. 4小时，解析应力为201. 7MPa。将恒定载荷改变为303. 6N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为4. 6小时，解 析应力为172. 9MPa。将恒定载荷改变为252N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为26. 8小时，解析 应力为21MPa。将恒定载荷改变为222N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为40. 8小时，解析 应力为18. 5MPa。将恒定载荷改变为201. 6N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为71. 3小时，解 析应力为16. 8MPa。将恒定载荷改变为171. 6N，通过与上述同样的方法获得破坏时间为133小时，解
11析应力为14. 3MPa。使用计算软件，求出表示所述树脂试验片的解析应力与破坏时间的关系的近似函数。对具有曲率半径(R)为0. 5mm、1. 0mm,2. 0mm的应力集中部的图10的(a)所示的 应力集中树脂试验片，同样地用近似函数求出解析应力与破坏时间的关系。校|H系数算出步骤对具有曲率半径(R)为0. 5mm的应力集中部的树脂试验片，求出7个部位的破坏 时间的校正系数。校正系数通过用规定破坏时间的应力集中树脂试验片的解析应力除以树 脂试验片的解析应力而算出。对具有曲率半径(R)为0. 5mm、1.0mm、2.0mm的应力集中部的 应力集中树脂试验片，也同样求出7个部位的破坏时间的校正系数。m 二港#鮮丨屮,制聚对具有曲率半径(R)为0.5mm的应力集中部的树脂试验片，用计算软件，以近似函 数(y = aX_n(y表示校正系数，x表示解析应力，a表示系数，n表示常数))形式导出所述应 力集中树脂试验片的解析应力与校正系数的关系。对具有曲率半径(R)为0.5mm、1.0mm、2. 0mm的应力集中部的应力集中树脂试验 片，同样地以近似函数(y = aX_n(y表示校正系数，x为表示解析应力的变量))形式导出所 述解析应力与校正系数的关系。用计算软件，以近似函数形式求出所述四个近似函数的常数部分与曲率半径的关 系。此外，求出的近似函数为表示系数a与曲率半径(R)的关系的近似函数(函数的形式为 a = ClR_dl)以及表示常数n与曲率半径(R)的关系的近似函数(函数的形式为n = c2R_d2)。推测校|H系数确定步骤成型出由聚缩醛树脂(“M270-44”，宝理塑料株式会社制)形成的具有应力集中部 的图11所示类型的树脂成型品，测定该应力集中部的曲率半径。曲率半径为0.2mm。将该 曲率半径代入所述近似函数仏=(11^1、11 = (321^2)，求出3与11。其结果是，导出了第二相 关关系。用解析软件I_DEAS(EDS公司制)通过线性静态解析求出在对所述树脂成型品的 应力集中部沿着图11中的箭头所示方向施加100N的恒定载荷时的解析应力。求出的解析 应力为38. 7MPa。将这里求出的解析应力代入第二相关关系，求出校正系数。确定的校正系 数为0. 62。产生应力预测步骤将解析应力38. 7MPa乘以校正系数0.62，从而预测出应力集中部实际产生的应 力。预测结果是24MPa。蠕变破坏寿命的预测将所述预测结果24MPa代入基准相关关系中，求出破坏时间(蠕变破坏寿命)。预 测蠕变破坏寿命为300小时。实际施加载荷而破坏树脂成型品时，树脂成型片在271小时 时破坏。可知本发明的方法能极其准确地预测蠕变破坏寿命。由结果可知，也准确地预测 了所述产生应力。
权利要求
一种预测应力的方法，该方法根据通过解析导出的在具有形状上的应力集中部的树脂成型品的应力集中部产生的解析应力来预测应力集中部实际产生的应力，其特征在于，所述方法包括下述步骤基准相关关系导出步骤，其导出破坏时间与产生应力的相关关系，该破坏时间是指从对不具有形状上的应力集中部的规定温度的树脂试验片施加规定的恒定载荷起至所述树脂试验片破坏的时间，该产生应力是通过施加所述规定的恒定载荷而在破坏处产生的应力；第一相关关系导出步骤，其导出破坏时间与解析应力的相关关系，该破坏时间是指从对具有有规定的曲率半径的应力集中部的、由与所述树脂试验片相同的树脂材料构成的、所述规定温度的应力集中树脂试验片施加规定的恒定载荷起至所述应力集中树脂试验片破坏的时间，该解析应力是通过解析导出的所述应力集中部产生的应力；校正系数算出步骤，其在至少两个以上的破坏时间算出校正系数，所述校正系数通过用由所述基准相关关系获得的所述规定的破坏时间的所述树脂试验片的破坏处产生的应力除以由所述第一相关关系获得的规定的破坏时间的所述解析应力而获得；第二相关关系导出步骤，其导出所述校正系数与所述解析应力的相关关系。
2.根据权利要求1所述的预测应力的方法，其特征在于，所述第二相关关系满足下式⑴，y = ax_n (I)式(I)中，y表示校正系数，x表示解析应力，a表示系数，n表示常数。
3.根据权利要求1或2所述的预测应力的方法，其特征在于，所述第二相关关系导出步 骤还包括这样的步骤至少两次以上改变所述曲率半径并导出所述第二相关关系。
4.根据权利要求1 3任意一项所述的预测应力的方法，其特征在于，以规定形式的函 数导出所述第二相关关系。
5.根据权利要求1 4任意一项所述的预测应力的方法，该方法还包括下述步骤推测校正系数确定步骤，其使用所述第二相关关系，根据对具有形状上的应力集中部 的应力集中树脂成型品施加规定载荷时的解析应力来确定推测校正系数；产生应力预测步骤，其用对所述具有形状上的应力集中部的应力集中树脂成型品施加 规定载荷时的解析应力乘以所述推测校正系数，来预测所述应力集中部产生的产生应力。
6.一种蠕变破坏寿命预测方法，其特征在于，利用通过权利要求1 5任意一项所述的 方法预测出的应力与基准相关关系，来预测具有形状上的应力集中部的应力集中树脂成型 品的蠕变破坏寿命。
全文摘要
本发明提供一种预测应力的方法及蠕变破坏寿命预测方法，即使是具有应力集中部这类树脂成型品的情况下，也能对施加多大的载荷时应力集中部产生多大的应力以及在多长时间内破坏进行预测。该方法求出解析应力和校正系数之间的相关关系，所述解析应力为对具有形状上的应力集中部的树脂成型品施加规定的恒定载荷时通过解析而获得的应力集中部的应力，所述校正系数是用于使规定的破坏时间的所述解析应力接近不具有形状上的应力集中部的树脂试验片在同样的破坏时间的解析应力的校正系数。
文档编号G01N33/44GK101858799SQ20101014204
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年4月10日
发明者奥泉了, 藤田容史 申请人:宝理塑料株式会社