Autodesk Simulation Moldflow Insight は、短繊維充填、射出成形プラスチック部品の繊維方向の空間分布を予測するために定期的に使用されます。2 次の繊維配向テンソルは、本質的に問題の点に直接隣り合う繊維の配向の(連続体としての)統計的な説明を提供します[3]。繊維配向テンソルの固有ベクトルは、直交異方性材料として理想的な繊維充填プラスチックの主要材料方向を提供します。
繊維配向テンソルの固有値は、繊維充填プラスチックの直交異方性の測定値(つまり強化繊維のランダムさや位置合わせの度合)を提供します。たとえば、完全な 3D ランダム繊維配向では、繊維配向テンソルの固有値が(1/3、1/3、1/3)となり、完全に位置合わせされた繊維配向テンソルの固有値は(1、0、0)となります。
繊維配向テンソルは完全に位置合わせされた繊維を含む比較可能な複合材料の構成母材上で作用するように使用して、指定された繊維配向分布を持つ実際の複合材料の異方性剛性母材を計算することができます(このプロセスは繊維配向の平均化と呼ばれます[1])。繊維配向平均化で予測される異方性の剛性マトリックスは、指定された繊維配向テンソルに対応する実際の繊維配布を含む有限要素モデルから得られた異方性の剛性マトリックスと十分に比較し得ることが実証されています[4]。
繊維配向平均化プロセスは非常に高い信頼性が得られるため、単一のはるかに単純で完全に位置合わせされた材料のための複雑な非線形材料モデル(塑性、損傷、破壊)を開発することができます。次に、繊維配向平均化プロセスを使用して、指定された繊維配向分布を持つ実際の複合材料に対する接線構成母材を計算することができます。
繊維充填プラスチックのメカニカル荷重のシミュレーションでは、モデル内の各点の繊維配向についての知識がソリューションの正確さにとって重要です。一般に、パーツの構造応答をシミュレートするために使用される有限要素メッシュは、射出成形をシミュレートするために使用されるメッシュとは異なります。したがって、予測される繊維配向テンソルを Moldflow モデルから構造モデルに補間する必要があります。Advanced Material Exchange は、繊維配向を構造モデルに「マッピング」し、繊維配向の分布を比較する方法を提供します。このトピックの詳細については、『ユーザ ガイド』の「マッピング結果」セクションを参照してください。