ゴム材料の成形解析事例

OpenFOAMを利用した、ゴム材料の成形解析事例を示します。 ゴム材料は加硫剤の化学反応により、加硫の前後で異なる材料特性を示します。 このため、成形過程で加硫の進行を計算する必要があります。加硫速度をKamalモデルで、粘度モデルをBinghamモデルに加硫度を加えた独自モデルを構築し、OpenFOAMに組み込みました。図1に、円柱キャビティのモデル図を示します。

物性値
空気 ：密度＝1 [kg/m3]
    粘性係数＝1.48e-5 [Pa・s]
ゴム ：密度＝1100 [kg/m3]
    粘性係数＝Saekiモデル

粘度モデルは実験データを元に構築しました(Saekiモデル)。また、加硫反応は、熱硬化性樹脂と同様に3次元の網目構造が構築される現象であるため、熱硬化性樹脂の反応速度式として一般的なKamalモデルを適用しました。同様に、加硫による粘度上昇はMacoskoモデルを採用しました。

●解析結果

ゴム材料が型に充填してく様子と、加硫反応の進行状況を示します。