제 9장 HS 조작의 기능성 개선 - 6(선형 응답으로 취급할 수 있는 열변성이 작은 소재의 시뮬레이션 방법)

[YDfamily]

9.4.5 선형 응답으로 취급할 수 있는 열변성이 작은 소재의 시뮬레이션 방법

얅은 필름, Tyvek과 같은 heat sealant가 표층재의 용착에 비해 극히 소량의 재료나 비결정성 플라스틱에서는 현저한 열변성을 나타내지 않는다.

이러한 케이스에서는 선형으로서 취급하는 것이 가능하다. 다음의 수순으로 시뮬레이션 연산을 한다.

시뮬레이션 하는 경우, 시종점 온도의 제약은 없기 때문에, 시뮬레이션 하고자 하는 가열 온도대를 선택한다면 자주 전 온도대를 취급할 필요는 없다.

이 측정 데이터의 시뮬레이션 시간대를 선택하여 이하와 같이 조작을 한다.

(1) 시뮬레이션 하기 위한 채취한 데이터의 사용 범위를 결정한다.

채취한 데이터: D

최소치: TL1

최대치: TB1

(2) 시뮬레이션 하는 온도 범위를 결정한다.

최소치: TLn

최대치: THn

(3) 채취 데이터와 시뮬레이션 조건의 데이터를 사용하여

TH1 – TL1 = ΔT1

THn – TLn = ΔTn

을 계산하여 비례 정수를 계산한다.

(4) 채취한 데이터는 0℃ 기점에서는 없기 때문에 비례 정수를 곱하면 시발점은 비례 정수에 대응하여 이동하기 때문에, 차이분을 보정할 필요가 있다. 보정을 포함한 연산을 다음의 식을 이용하여 행한다. 각 시간점의 시뮬레이션 데이터를 D3으로 하면

D3 = D ∙ (ΔTn / ΔT1) + TLn – TL1 ∙ (ΔTn / ΔT1)                 (9.11)

제 2항 이하는 조건이 결정되면 정수로 되기 때문에

DS = D ∙ k + C                                                        (9.12)

이 연산은 PC에서 채취한 디지털 데이터에 k를 곱하여 시물레이션 데이터를 얻는다. 상기의 데이터 처리의 가공 프로세스를 도9.11에 나타내었다. (9.12)식에 상당하는 시뮬레이션 결과는 일점쇄선으로 나타난 결과로 된다. 그림 중에 나타난 n은 상기의 설명의 수순 번호에 있다.

9.11 열변성이 작은 선형 재료의 시뮬레이션 방법

9.4.6 열변성의 변곡점이 현저히 나타나는 비선형 응답의 경우의 시뮬레이션 방법

Heat sealant는 수십 ㎛ 이상이 되면 열변성의 변곡점이 현저하게 나타나고, 동시에 변곡점의 전후에서는 응답은 1차 응답으로 되지 않는다. 이것을 1차 응답의 시뮬레이션과 같은 시뮬레이션을 하면 도9.12(c)중에 상향의 화살표에 나타난 데로 열변성점도 비례 정수분에 상당하는 이동이 발생하여 올바른 시뮬레이션이 될 수 없어 버린다.

여기서 가열조건에 관계없이 결정되고 있는 변곡점을 고정하여 변곡점을 경계로 하여 고온 측과 저온 측으로 나누어 시뮬레이션 하는 개선 방법을 고찰하였다.

이 방법을 다음과 같이 나타낸다.

(1) 채취 데이터로부터 변곡점 온도를 검출한다.

(2) 검출한 변곡점 온도를 경계로 하여 저온 측과 고온 측으로 나누어 2.4에서 설명한 열변성이 작은 경우의 시뮬레이션과 동일한 방법을 사용하여 분할하여 각각의 연산을 행한다.

(3) 저온 측의 시뮬레이션 결과의 시간 축에 맞춰 고온 측의 시뮬레이션 결과를 변곡점 온도로 결합한다.

이 시뮬레이션 방법의 프로세스를 도9.12에 도해하였다.

(a) 변곡점을 경계로 나누어 시뮬레이션

도9.12 열변성이 큰 비선형 재료 시뮬레이션 방법