プラスチック成形品の粘弾性挙動と残留応力・変形・破壊の予測法

力と変形の比例定数である材料定数は、いずれの材料においても時間及び温度依存性を示します。特に、プラスチックの材料定数は、室温から200℃程度の範囲で、粘弾性という弾性 (個体) と粘性 (液体) の両性質を示す複雑な振る舞いをします。プラスチック成形品には、粘弾性挙動に起因する残留応力が発生する場合があり、この残留応力は経時的に緩和し、それに伴って変形等が発生します。 　ここでは、まず、プラスチックを扱う上で最も基本的且つ重要な粘弾性特性の力学的な取り扱いを説明します。次に、粘弾性特性に起因する残留応力の発生メカニズム及び緩和機構を説明します。ついで、粘弾性特性の時間-温度換算則の誘導方法とこの換算則を用いた残留応力の解放に伴う変形予測法、強度・変形の長期予測法、加速試験法、さらに破壊確率の予測法について説明します。

1. プラスチックの最も重要な粘弾性の基礎知識
   1. 粘性・レオロジー特性とは?
   2. 粘弾性特性・熱粘弾性特性とは?
   3. 粘弾性特性・熱粘弾性特性の利用方法
   4. 粘弾性に伴う特異現象 (クリープ挙動、緩和挙動)
2. 弾性体と粘弾性体の力学の違いを理解するための基礎知識
   1. 弾性体の応力とひずみ
   2. 粘弾性体の応力とひずみ
   3. 弾性体の応力 – ひずみ関係式 (構成方程式)
   4. 粘弾性体の応力 – ひずみ関係式 (構成方程式)
3. 粘弾性挙動による残留応力の発生メカニズム
   1. 残留応力の発生要因の分類
   2. 冷却過程で生じる残留応力の発生メカニズム
   3. 硬化過程で生じる残留応力の発生メカニズム
4. 時間 – 温度換算則とその解釈
   1. 時間 – 温度換算則の基礎概念
   2. 粘弾性挙動のマスター曲線の作成方法
   3. 時間 – 温度移動因子 (アーレニュウス型 WLF型)
5. 時間 – 温度換算則を用いた各種事象の予測法
   1. マスター曲線を用いたクリープ変形の長期予測法
   2. マスター曲線を用いた残留応力開放に伴う変形の長期予測法
   3. マスター曲線を用いたCFRPの変形、強度の経時的変化の予測方法
   4. マスター曲線を用いたプラスチックの諸特性の加速試験方法
6. 繰り返し負荷を受けるプラスチックの破壊確率の予測法
   1. ワイブルの破壊確率関数
   2. ワイブル確率分布
   3. 繰り返し負荷によるプラスチックの破壊確率の予測手法
   4. PE容器の繰り返し開閉に伴うネジ部の破壊確率の推定事例
• 質疑応答