JIS K 7170:2008 プラスチック―設計データの取得及び提示のための指針 | ページ 2

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K 7170 : 2008 (ISO 17282 : 2004)
    ISO 527-5,Plastics−Determination of tensile properties−Part 5 : Test conditions for unidirectional
        fibre-reinforced plastic composites
    ISO 2577,Plastics−Thermosetting moulding materials−Determination of shrinkage
    ISO 6721-7,Plastics−Determination of dynamic mechanical properties−Part 7 : Torsional vibration−
        Non-resonance method
    ISO 6721-10,Plastics−Determination of dynamic mechanical properties−Part 10 : Complex shear viscosity
        using a parallel-plate oscillatory rheometer
    ISO 11357-2,Plastics−Differential scanning calorimetry (DSC)−Part 2 : Determination of glass transition
        temperature
    ISO 11357-3,Plastics−Differential scanning calorimetry (DSC)−Part 3 : Determination of temperature and
        enthalpy of melting and crystallization
    ISO 11357-4,Plastics−Differential scanning calorimetry (DSC)−Part 4 : Determination of specific heat
        capacity
    ISO 11357-5,Plastics−Differential scanning calorimetry (DSC)−Part 5 : Determination of
        characteristic reaction-curve temperatures and times,enthalpy of reaction and degree of conversion
    ISO 11357-7,Plastics−Differential scanning calorimetry (DSC)−Part 7 : Determination of
        crystallization kinetics
    ISO 11359-2,Plastics−Thermomechanical analysis (TMA)−Part 2 : Determination of coefficient of linear
        thermal expansion and glass transition temperature
    ISO 15310,Fibre-reinforced plastic composites−Determination of the in-plane shear modulus by the plate
        twist method
    ISO 17744,Plastics−Determination of specific volume as a function of temperature and pressure (pvT
        diagram)−Piston apparatus method

3. 記号

3.1 試験変数

ε       引張ひずみ
      備考   工学ひずみが約0.1を超える場合,工学ひずみの代わりに真ひずみ [loge (1+ε)   ] を用いる。
             工学ひずみが0.1以下の場合は,工学ひずみと真ひずみとの間には,有意差はない。
      参考   “真ひずみ”は,我が国では,“自然ひずみ”,“公称ひずみ”又は“対数ひずみ”と呼ぶ
             ことがある。
ε       引張ひずみ速度
  p
ε       引張ひずみの塑性成分
      備考   これは,非線形挙動を記述するための弾塑性モデルに用いられる。
γ       せん断ひずみ
γ       せん断ひずみ速度
  p
γ       せん断ひずみの塑性成分
 t       時間
σ       応力
 T       温度

――――― [JIS K 7170 pdf 6] ―――――

                                                                                              5
                                                                   K 7170 : 2008 (ISO 17282 : 2004)
 f       周波数
 ch      化学的環境
N        疲労試験の破壊までの繰返し数
R        疲労試験において最大応力に対する最小応力の比
T        温度変化速度
 p       圧力
 pCH     保圧時の金型内圧力(キャビティ圧力)
 Ht
         保圧時間
h        試験片厚さ
 sv      滑り速度

3.2 応力解析のための材料特性

――――― [JIS K 7170 pdf 7] ―――――

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K 7170 : 2008 (ISO 17282 : 2004)
 pc
         比熱

3.3 破壊特性

3.4 成形加工シミュレーション用材料の特性

――――― [JIS K 7170 pdf 8] ―――――

                                                                                              7
                                                                   K 7170 : 2008 (ISO 17282 : 2004)
 CT
         結晶化温度
 ΔHf    融解エンタルピ
 ΔHC    結晶化エンタルピ
 X       結晶化度
 X       結晶化速度
 SMp     定方向配向に平行な成形収縮率
 SMn     定方向配向に直角の成形収縮率
νpn     定方向配向と同じ方向に与えた一軸応力下で求めた横方向等方性材料のポアソン比
νnp     定方向配向と直角方向に与えた応力下及び定方向配向と同じ方向で測定した横ひずみとから求
         めた横方向等方性材料のポアソン比
                                                             pE
    参考 附属書BのB.2.3に記載されているように,この値は,E ,    n 及びν値から求めるソフトウエ
                                                                       pn
          アによる計算値である。
 Gp      定方向配向の方向に応力を加えたときの横方向等方性材料のせん断弾性率
αp      異方性材料の定方向配向の方向に平行な線膨張係数
αn      異方性材料の定方向配向の方向に直角の線膨張係数

4. 設計に必要なデータ

4.1 一般

 この規格で取り扱う設計用データは,次の二つのグループに分類する。
− 熱機械的性能の解析用データ(4.2参照)
− 成形工程の解析用データ(4.3参照)

4.2 熱機械的性能の設計

4.2.1 設計の工程 部品(成形品)の機械的性能の設計工程では,二つの作業が必要となる。一番目は,
実用荷重での成形品の応力−ひずみ分布の解析である。二番目は,解析で予測される最大応力,最大ひず
み又は最大変位と,材料の破壊基準値又は成形品の使用条件を基にした最大許容値との比較である。成形
品の寸法及び形状を選定するために,安全限界を超えない範囲で,これらの作業を繰り返す。これらの二
つの作業に必要なデータの要求事項は異なる。
  応力解析用のデータに必要な事項は,実際の,しかるべき荷重条件下で応力とひずみとを関係付ける構
成則によって求める。有効な構成関係が得られるかどうかは,次の要因による。
− 機械的挙動,すなわち材料が等方性であるか,異方性であるか,非晶性を示すか,又はゴム的挙動を
    示すかどうか。
− 発生するひずみの程度。ひずみが小さい場合は,線形粘弾性又は線形弾性挙動とみなすが,ひずみが
    大きい場合は,応力とひずみとの関係は非線形挙動となる。
− 与えた荷重又は変位及びその温度の履歴。プラスチックは粘弾性を示すので,その特性は,時間,周
    波数及びひずみ速度に依存する。そのため衝撃のような短時間荷重への応答は,長時間かかる負荷荷
    重への応答とは著しく異なる。
  有限要素解析(FEA)は,複雑な形状の製品の応力,ひずみ及び温度の分布を計算するはん用的な方法
である。このことから,応力解析を実施する上で必要な,ここに規定するデータの要求事項は,プラスチ
ックに適し,利用できる材料モデルを用いて指針化されている。正確な計算であるかどうかは,実際に存
在する構成関係に裏付けられた,解析用材料モデルを用いているかどうかにかかっている。
  成形品の許容使用限界は,成形品そのもの又はもととなるプラスチック材料に依存する。材料の安全使

――――― [JIS K 7170 pdf 9] ―――――

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K 7170 : 2008 (ISO 17282 : 2004)
用限界は,一般的には応力又はひずみの極限値で表現され,更に温度,湿度,加工条件,過酷な雰囲気の
有無及び荷重履歴のような多くの要因に依存することになる。クラック発生による破壊の場合は,追加の
特性データが必要となる。
4.2.2  熱機械的性能のための設計データ 熱機械的性能を設計するために必要なデータは,応力解析を実
施するデータ及び材料破壊を予測するデータからなる。原理的には,これらのデータ要求事項は,その材
料の詳細な特性及び当該用途での使用条件によって決まる。しかし,実際には,設計者は,設計解析を技
術的に扱いやすく経済的負担がかからないようにするために,材料の挙動又は使用条件を近似することで
種々の簡略化をすることがある。これによって,要求されるデータ及び実際に使用されるデータが影響を
受ける。
  設計者の観点から云えば,材料挙動の最も簡単な例は,等方性,線形及び温度依存性のない弾性材料で
ある。しかし,4.2.1で規定するように,プラスチックは,異方性,非線形,温度依存性の粘弾性又は可塑
性の側面をもっている。ある特定の側面が設計上の問題に関係している場合は,設計者がより簡単な形式
のモデルを仮定することで複雑な解析を避けるとともに,“有効な”材料特性を使用することでこの側面を
補うことができる。例としては,線形解析で割線弾性率又は接線弾性率を用いて非線形性を表す,弾性解
析で長期クリープ弾性率を用いて粘弾性を表す,“平均的な”特性値又は“代表的な” 特性値を用いて,
異方性及び温度依存性代替をすることが挙げられる。しかし,より単純な(近似の)表示形式を用いても
よいが,適切で“有効な”特性を選択するためには,通常より複雑な形式の挙動のためのデータが必要と
なる。
  設計の問題点には,成形品形状の仕様(形,寸法など)及び使用条件(例えば,荷重及び他の拘束条件)
を含める。FEAソフトウェアは,複雑な状況を扱うことができるが,設計者は,設計計算を簡易化するた
めに,成形品の形状を理想化し,また使用条件を近似してもよい[例えば,応力とひずみとを別々に計算
(ただし後者のひずみの計算にだけ材料特性を必要とする)できる“静定”状況を作り出すことによって]。
同様に設計者は,近似的な設計計算(例えば,“擬似弾性”と仮定して)を用いてもよい。これらの理想化
及び仮定によって,設計予測が不正確になるが,これを,用いた設計データ(しかるべきデータを選ぶ必
要はあるものの)の品質のせいにしてはならない。
  設計解析の重要点は,適切な材料モデルの選定にある。この選定によって,材料設計データに必然的な
要求項目が決まり,また,どの様なモデルを選定するかは,とりわけ使用する荷重の種類に依存する。こ
の荷重には,例えば次のようなものがある。
−  荷重時間が重要な変数となる,クリープ又は応力緩和を伴う長期荷重
−  振動数が重要な変数となる,例えば減衰振動のような周期的荷重
−  ひずみ速度が重要な変数となる,例えば衝突のような高速荷重

――――― [JIS K 7170 pdf 10] ―――――

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