專利名稱：用于材料壽命預(yù)測(cè)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請(qǐng)一般涉及預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命。具體地，本專利申請(qǐng)涉及利用計(jì)算裝置來(lái)建模并預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命。
背景技術(shù)：
在許多工藝中，可利用柔韌材料來(lái)執(zhí)行某種功能。由于柔韌材料可接收應(yīng)變和/或反復(fù)的壓力，柔韌材料可經(jīng)受變形并因此最終失效。例如，柔韌材料可用于壓花工藝。在壓花工藝期間，柔韌材料可經(jīng)受由非柔韌體所施加的力。由于壓花工藝反復(fù)地使柔韌材料受力，因此柔韌材料可能開始失效。由于應(yīng)變可集中在柔韌材料的一個(gè)或多個(gè)部分上，因此柔韌材料可在應(yīng)變區(qū)域中失效，而其他區(qū)域可免于此類失效。相似地，柔韌材料可用于其他工藝，包括旋轉(zhuǎn)密封、粘結(jié)、壓延、其他制造工藝、自動(dòng)化工藝等。在此類情況下，柔韌材料可能不僅經(jīng)受應(yīng)變，而且經(jīng)受最終也將導(dǎo)致失效的環(huán)境條件。

發(fā)明內(nèi)容
本專利申請(qǐng)包括用于預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命的方法的實(shí)施例。該方法的一些實(shí)施例包括通過(guò)計(jì)算裝置對(duì)柔韌材料建模并且模擬柔韌材料上的應(yīng)變，其中模擬柔韌材料上的應(yīng)變包括創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件。相似地，該方法的一些實(shí)施例包括從應(yīng)變結(jié)果文件識(shí)別柔韌材料上的至少一個(gè)應(yīng)變能量密度點(diǎn)，訪問(wèn)與柔韌材料相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件，以及通過(guò)組合應(yīng)變結(jié)果文件和材料文件來(lái)創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件。該方法的其他一些實(shí)施例包括執(zhí)行軟件以預(yù)測(cè)柔韌材料的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的預(yù)期壽命以及預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命。本專利申請(qǐng)還包括計(jì)算裝置的實(shí)施例。計(jì)算裝置的一些實(shí)施例包括存儲(chǔ)器組件，所述存儲(chǔ)器組件存儲(chǔ)第一程序、第二程序和第三程序，使得當(dāng)執(zhí)行第三程序時(shí)，第三程序使計(jì)算裝置以電子方式對(duì)柔韌材料建模并以電子方式模擬柔韌材料上的應(yīng)變，其中以電子方式模擬柔韌材料上的應(yīng)變包括創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件。另外，第三程序還可被配置成使計(jì)算裝置從應(yīng)變結(jié)果文件識(shí)別柔韌材料上的至少一個(gè)應(yīng)變能量密度點(diǎn)。相似地，第三程序可使計(jì)算裝置訪問(wèn)與柔韌材料相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件，通過(guò)組合應(yīng)變結(jié)果文件和材料文件來(lái)創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件并預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命。本專利申請(qǐng)還包括非易失性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)施例。非易失性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的一些實(shí)施例包括用于對(duì)柔韌材料建模的第一程序、用于預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命的第二程序、以及第三程序，當(dāng)執(zhí)行第三程序時(shí)，所述第三程序使計(jì)算裝置對(duì)柔韌材料建模并模擬柔韌材料上的應(yīng)變，其中模擬柔韌材料上的應(yīng)變包括創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件。相似地，在一些實(shí)施例中，第三程序使計(jì)算裝置從應(yīng)變結(jié)果文件識(shí)別柔韌材料上的至少一個(gè)應(yīng)變能量密度點(diǎn)并訪問(wèn)與柔韌材料相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件。在其他一些實(shí)施例中，第三程序使計(jì)算裝置通過(guò)組合應(yīng)變結(jié)果文件和材料文件來(lái)創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件并預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命。


應(yīng)當(dāng)理解，前述一般描述和以下詳細(xì)描述均描述了各種實(shí)施例，并且旨在提供用于理解受權(quán)利要求書保護(hù)的主題的性質(zhì)和特征的概觀或構(gòu)架。本專利申請(qǐng)包括附圖以提供對(duì)各種實(shí)施例的進(jìn)一步理解，并且將它們并入本說(shuō)明書中并構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分。這些附圖示出了本文所述的各種實(shí)施例，并連同用來(lái)說(shuō)明受權(quán)利要求書保護(hù)的主題的原理和操作的說(shuō)明書。圖1A和IB繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的可用于加工諸如用于壓花工藝的柔韌材料；圖2繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的可用來(lái)預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的計(jì)算裝置；圖3繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的柔韌材料的模擬型式，示出了源自圖1A和IB的柔韌材料的預(yù)期壽命；圖4繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的方法；并且圖5繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的另一種方法。圖6繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的另一種方法。
具體實(shí)施例方式本文所公開的實(shí)施例包括用于預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施例中，第三計(jì)算機(jī)程序可使第一計(jì)算機(jī)程序?qū)λP(guān)注的柔韌材料建模。第三計(jì)算機(jī)程序還可使第二計(jì)算機(jī)程序利用源自建模的柔韌材料的數(shù)據(jù)以用于預(yù)測(cè)至少一個(gè)預(yù)期的應(yīng)變能量密度點(diǎn)和/或柔韌材料的預(yù)期壽命。本專利申請(qǐng)也公開了其他實(shí)施例?，F(xiàn)在參見這些附圖，圖1A和IB繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的柔韌材料102，所述柔韌材料可用于加工，諸如用于壓花、旋轉(zhuǎn)密封、粘結(jié)、和壓延和/或其他加工。如圖1A所示，柔韌材料102可用來(lái)壓花片材料，諸如用于女性護(hù)理產(chǎn)品、紙巾等的紙材氣流成網(wǎng)膜。在該工藝期間，柔韌材料102可采用抵靠非柔韌材料104的輥的形式。通過(guò)使柔韌材料102抵靠非柔韌材料104并且在柔韌材料102與非柔韌材料104之間遞送片材料，該片材料可被壓花有期望的設(shè)計(jì)。用于壓花工藝的力可取決于片材料的類型、柔韌材料的組成、非柔韌材料的組成、和/或其他因素。由于柔韌材料102可呈輥的形狀，因此柔韌材料102可在各種區(qū)域經(jīng)受應(yīng)變。其他反復(fù)的接觸諸如橡膠對(duì)橡膠的接觸、橡膠對(duì)織造帶的接觸、以及橡膠對(duì)聚合物帶的接觸也可被建模。相似地，在圖1B中，非柔韌材料104被繪出為具有多個(gè)柱件104a。這些柱件可為單一柱件圖案輥或單一輥中的多個(gè)柱件圖案。柱件可包括如下結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有約10微米至約180mm的柱件高度；具有約5微米至約170mm的柱件直徑(在半高度處);具有約2微米至約170mm的柱件末端半徑；具有約O度至約80度的柱件拔模斜度(或多個(gè)柱件拔模斜度);以及具有約5微米至約13mm的柱件間距。所述多個(gè)柱件104a可被配置成有利于所述至少一個(gè)材料片的壓花工藝，但也可促使柔韌材料102失效。因此，本文所公開實(shí)施例可被配置成確定柔韌材料102的壽命，確定柔韌材料102的至少一個(gè)預(yù)測(cè)的應(yīng)變能量密度點(diǎn)，并且因此確定可對(duì)柔韌材料102、非柔韌材料104和/或柱件104a所作的改變以延長(zhǎng)柔韌材料102的壽命。應(yīng)當(dāng)理解，柔韌材料102可被構(gòu)造成如下任何材料，所述材料具有約O至約99.995的肖氏硬度A值，并且在被施加壓力時(shí)經(jīng)受變形。柔韌材料的例子為橡膠材料、聚合物材料、硅氧烷材料等。另外，盡管在圖1A和IB中柔韌材料102被示出為單層柔韌材料，但這只是一個(gè)例子而已。在一些實(shí)施例中，柔韌材料102被構(gòu)造成具有多個(gè)不同的層，其中這些層中的每個(gè)由不同的材料構(gòu)成。這些層可各自為柔韌的；然而這不是必需的，因?yàn)樵谝恍?shí)施例中，這些層中的至少一個(gè)被構(gòu)造為非柔韌材料。還應(yīng)當(dāng)理解，非柔韌材料104可由如下任何材料構(gòu)成，所述材料不經(jīng)受通常的失效和/或變形，諸如硬質(zhì)金屬和/或硬質(zhì)聚合物。盡管非柔韌材料可具有柔韌特性，但相對(duì)于柔韌材料102來(lái)講，可認(rèn)為非柔韌材料是剛性的。還應(yīng)當(dāng)理解，圖1A和IB的例子只是示例性的，因?yàn)樗鼈兪境龅氖菈夯üに嚨囊粋€(gè)實(shí)施例?？烧J(rèn)為其他工藝也在本公開的范圍內(nèi)，它們可包括或可不包括非柔韌材料104。圖2繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的可用來(lái)預(yù)測(cè)柔韌材料102的壽命的計(jì)算裝置200。在所示的實(shí)施例中，計(jì)算裝置200包括至少一個(gè)處理器230、輸入/輸出硬件232、網(wǎng)絡(luò)接口硬件234、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件236 (其存儲(chǔ)模擬數(shù)據(jù)238a、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)238b、和/或其他數(shù)據(jù))、和存儲(chǔ)器組件240。存儲(chǔ)器組件240可被配置為易失和/或非易失存儲(chǔ)器，并且因此可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(包括SRAM、DRAM和/或其他類型的RAM)、閃存存儲(chǔ)器、安全數(shù)字(SD)存儲(chǔ)器、寄存器、光盤(⑶)、數(shù)字視頻光盤(DVD)和/或其他類型的非易失性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。取決于具體實(shí)施例，這些非易失性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可駐留在計(jì)算裝置200的內(nèi)部和/或駐留在計(jì)算裝置200的外部。另外，存儲(chǔ)器組件240還可被配置成存儲(chǔ)操作邏輯242、結(jié)構(gòu)分析邏輯244a、材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b和整合邏輯244c。結(jié)構(gòu)分析邏輯244a、材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b和整合邏輯244c可各自包括多個(gè)不同的邏輯片，所述邏輯片可被實(shí)施為例如計(jì)算機(jī)程序、固件和/或硬件。圖2中也包括本地接口 246，并且可被實(shí)施為總線或其他接口以有利于在計(jì)算裝置200的各組件之間進(jìn)行通信。處理器230可包括任何處理組件，所述處理組件為可操作的以接收并執(zhí)行指令(諸如源自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件236和/或存儲(chǔ)器組件240的指令)。輸入/輸出硬件232可包括和/或被配置成如下接口，所述接口具有監(jiān)視器、定位系統(tǒng)、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、圖像捕獲裝置、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、陀螺儀、指南針、和/或其他用于接收、發(fā)送和/或呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的裝置。網(wǎng)絡(luò)接口硬件234可包括和/或被配置成用于與任何有線或無(wú)線聯(lián)網(wǎng)硬件進(jìn)行通信，包括天線、調(diào)制解調(diào)器、LAN端口、無(wú)線保真(W1-Fi)卡、WiMax卡、移動(dòng)通信硬件和/或其他用于與其他網(wǎng)絡(luò)和/或裝置通信的硬件。通過(guò)該連接，可在計(jì)算裝置200與其他計(jì)算裝置之間進(jìn)行通信。該處理器也可包括和/或耦合到圖形處理單元(GPU)。操作邏輯242可包括操作系統(tǒng)和/或用于管理計(jì)算裝置200的各組件的其他軟件。相似地，如上所述，結(jié)構(gòu)分析邏輯244a可駐留在存儲(chǔ)器組件240中，并且可被配置成使處理器230接收關(guān)于柔韌材料102的信息并以電子方式對(duì)柔韌材料102建模。結(jié)構(gòu)分析邏輯244a可類似于ABAQUS 、LS-DYNA 、ANSYS 、C0DE_ASTER 軟件，并且還可被配置成執(zhí)行有限元分析以創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件。另外，材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b還可類似于ENDURICA 軟件，并且可被配置成利用源自結(jié)構(gòu)分析邏輯244a的數(shù)據(jù)的至少一部分。整合邏輯244c可被配置成有利于結(jié)構(gòu)分析邏輯244a、材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b之間的相互作用，和/或執(zhí)行其他功能。例如，整合邏輯244c可被配置成訪問(wèn)柔韌材料數(shù)據(jù)以便提交該數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)分析邏輯244a中。整合邏輯244c也可被配置成訪問(wèn)壽命預(yù)測(cè)曲線，諸如與柔韌材料102相關(guān)聯(lián)的直到失效時(shí)的應(yīng)力(S-N)曲線，從材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b接收應(yīng)變文件，并且從應(yīng)變文件和材料文件創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件。整合邏輯244c也可被配置成從材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b接收預(yù)測(cè)的壽命數(shù)據(jù)，并且提供該數(shù)據(jù)的至少一部分以供輸出。還包括其他功能，并且更詳細(xì)地描述于下文中。應(yīng)當(dāng)理解，圖2所示的組件僅是示例性的，并且不旨在限制本公開的范圍。盡管圖2中的組件被示出為駐留在計(jì)算裝置200的內(nèi)部，但這只是一個(gè)例子而已。在一些實(shí)施例中，這些組件中的一個(gè)或多個(gè)可駐留在計(jì)算裝置200的外部。還應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖2中的計(jì)算裝置200被示出為單一裝置，但這也只是一個(gè)例子而已。在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)分析邏輯244a、材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b和整合邏輯244c可駐留在不同的裝置上。另外，盡管計(jì)算裝置200被示出為具有作為獨(dú)立邏輯組件的結(jié)構(gòu)分析邏輯244a、材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b和整合邏輯244c，但這也只是一個(gè)例子而已。更具體地，在一些實(shí)施例中，單一邏輯片可執(zhí)行所述功能。圖3繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的柔韌材料302a的模擬型式，示出了源自圖1A和IB的柔韌材料102的預(yù)期壽命。如上所述，計(jì)算裝置200可對(duì)柔韌材料102建模以創(chuàng)建應(yīng)變文件。例如，用于結(jié)構(gòu)分析邏輯244a的數(shù)據(jù)輸入可包括表示實(shí)際工藝的幾何形狀、材料特性和加載條件。幾何形狀和加載條件數(shù)據(jù)可在內(nèi)部產(chǎn)生，而材料特性可從內(nèi)部獲得或從外部源獲得。應(yīng)變文件可包括如下應(yīng)變數(shù)據(jù)，所述應(yīng)變數(shù)據(jù)指示其中應(yīng)變被施加在柔韌材料102上的區(qū)域。應(yīng)變數(shù)據(jù)可被格式化為應(yīng)變文件。應(yīng)變數(shù)據(jù)可包括文本文件，所述文本文件包含該模型中的每個(gè)元件在不同方向上的應(yīng)變數(shù)值?；诮５娜犴g材料，應(yīng)變能量密度可包括一個(gè)或多個(gè)可能遭受失效的點(diǎn)和/或區(qū)域。另外，計(jì)算裝置200還可訪問(wèn)與柔韌材料102相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件。壽命預(yù)測(cè)曲線可從公開文獻(xiàn)(如果可得的話)獲得，和/或用外部銷售物產(chǎn)生。該曲線的軸為I軸上的裂縫生長(zhǎng)速率和/或應(yīng)力和X軸上的裂縫驅(qū)動(dòng)力和/或直到失效時(shí)的循環(huán)數(shù)。材料文件可自動(dòng)地由材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b從壽命預(yù)測(cè)曲線確定。材料文件可包括關(guān)于柔韌材料的數(shù)據(jù)，包括模量、初始裂紋尺寸、能量釋放速率、以及裂縫生長(zhǎng)速率對(duì)能量釋放速率的冪定律關(guān)系。計(jì)算裝置200隨后可創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件，所述文件包括源自應(yīng)變文件和材料文件的數(shù)據(jù)。應(yīng)變-材料文件隨后可用來(lái)預(yù)測(cè)柔韌材料102的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域(并且在一些實(shí)施例中為所有區(qū)域)的預(yù)期壽命。如圖3所示，計(jì)算裝置200可利用應(yīng)變-材料文件來(lái)預(yù)測(cè)柔韌材料102的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的預(yù)期壽命，并且可提供反映該預(yù)測(cè)的對(duì)模擬的柔韌材料302a的視覺表示。可將所述預(yù)測(cè)提供為模擬的柔韌材料302a上的預(yù)測(cè)覆蓋308a以提供對(duì)預(yù)期壽命的視覺表示。如上所述，該預(yù)測(cè)可經(jīng)由材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b和整合邏輯244c進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)理解，在壓花工藝的一些實(shí)施例中，如圖1A和IB所示，僅這些輥的一部分被建模，因?yàn)槟康氖欠治鰞蓚€(gè)輥在接觸時(shí)的變形。在一些實(shí)施例中，該分析可不考慮片材料的效應(yīng)，并且可忽略柔韌材料102的粘彈性。預(yù)期這些只對(duì)預(yù)測(cè)的應(yīng)變具有輕微影響。在一些實(shí)施例中，該分析也假定柔韌材料102 (和柱件104a)的特性和幾何形狀在輥的整個(gè)寬度和周圍上為基本上一致的。圖4繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的方法。如方框450所示，可通過(guò)計(jì)算裝置200來(lái)對(duì)柔韌材料102建模。在方框452處，可作出關(guān)于柔韌材料102上可能的應(yīng)變能量密度點(diǎn)的確定。在方框454處，可作出關(guān)于柔韌材料的預(yù)期壽命的預(yù)測(cè)。在方框456處，可繪制柔韌材料102的可用設(shè)計(jì)空間和可用材料空間的圖譜。設(shè)計(jì)空間是指約10微米至約180_的柱件高度；約5微米至約170_的柱件直徑(在半高度處)；約2微米至約170mm的柱件末端半徑；約O度至約80度的柱件拔模斜度；約5微米至約13mm的柱件之間的間距；約0.1mm至約4mm的卩齒合深度；以及約0.5mm至約30mm的橡膠高度。相似地，材料空間是指橡膠材料的特性變化。在方框458處，可從可用設(shè)計(jì)空間和可用材料空間(和/或可用材料空間的效應(yīng))作出關(guān)于如下工序的判定，所述工序可被實(shí)施成延長(zhǎng)柔韌材料102的壽命。取決于工藝，該工序可為柔韌材料102的尺寸的變化、柔韌材料的形狀的變化、非柔韌材料的尺寸和/或形狀的變化、柱件104a的密度的變化、和/或其他變化。在方框460處，可發(fā)送關(guān)于這些變化的數(shù)據(jù)以作為輸出。在方框462處，可作出關(guān)于該方法是否完成的判定。如果未完成，則該方法可返回至方框450。圖5繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的另一種方法。如方框550所示，可對(duì)柔韌材料102建模。在方框554處，可模擬柔韌材料102上的應(yīng)變，其中模擬柔韌材料102上的應(yīng)變包括創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件。在方框556處，可從應(yīng)變結(jié)果文件識(shí)別柔韌材料102上的應(yīng)變能量密度點(diǎn)。在方框558處，可訪問(wèn)與柔韌材料102相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件。在方框560處，可通過(guò)組合應(yīng)變結(jié)果文件和材料文件來(lái)創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件。在方框562處，可執(zhí)行軟件(諸如材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b)以預(yù)測(cè)柔韌材料102的預(yù)期壽命。在方框564處，可預(yù)測(cè)柔韌材料102的預(yù)期壽命并提供它以供輸出。圖6繪出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)柔韌材料的壽命的另一種方法。如方框650所示，可執(zhí)行應(yīng)力分析以確柔韌材料的定變形歷史。如上所述，應(yīng)力分析可由結(jié)構(gòu)分析邏輯244a執(zhí)行。在方框652處，可確定應(yīng)變能量密度。應(yīng)變能量密度可從結(jié)構(gòu)分析邏輯244a輸出，并且可包括從變形歷史確定的應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面的面積。在方框654處，可確定裂縫驅(qū)動(dòng)力。更具體地，這可使用簡(jiǎn)單工序和/或利用材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b執(zhí)行。當(dāng)利用所述簡(jiǎn)單工序時(shí)，可從結(jié)構(gòu)分析邏輯244a利用應(yīng)變能量密度輸出以作為裂縫驅(qū)動(dòng)力。這對(duì)簡(jiǎn)單張力和小應(yīng)變可為對(duì)有效的。當(dāng)利用材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b時(shí)，通過(guò)計(jì)算裂縫能量密度來(lái)考慮裂縫驅(qū)動(dòng)力(由于拉伸分量和剪切分量)。該方法涉及多種變形模式和高應(yīng)變。材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b也可在某個(gè)位置計(jì)算多個(gè)平面處的裂縫驅(qū)動(dòng)力以確定具有最高裂縫驅(qū)動(dòng)力的平面。無(wú)論是利用所述簡(jiǎn)單工藝還是利用材料壽命預(yù)測(cè)邏輯244b，均假定某個(gè)值作為閾值裂縫驅(qū)動(dòng)力，在所述值以下不發(fā)生裂縫生長(zhǎng)；并且假定某個(gè)值作為臨界裂縫驅(qū)動(dòng)力，在所述值以上裂縫生長(zhǎng)速率為無(wú)窮大。在方框656處，獲得了用于材料壽命曲線的裂縫生長(zhǎng)速率。更具體地，一旦計(jì)算出裂縫驅(qū)動(dòng)力，就從材料壽命曲線獲得裂縫生長(zhǎng)速率(以m/循環(huán)為單位)，所述曲線提供裂縫驅(qū)動(dòng)力與裂縫生長(zhǎng)速率之間的關(guān)系。在方框658處，一旦獲得了裂縫生長(zhǎng)速率，就可通過(guò)如下方式來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)期壽命:假定該方法在某個(gè)裂縫尺寸達(dá)到了壽命的末端，然后計(jì)算達(dá)到該裂縫尺寸時(shí)的循環(huán)數(shù)。本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴(yán)格地限于所引用的精確值。相反，除非另外指明，每個(gè)這樣的量綱旨在表示所引用的值以及圍繞該值功能上等同的范圍。例如，所公開的量綱“40mm”旨在表示“約40mm”。除非明確地排除或換句話講有所限制，本文所引用的每篇文獻(xiàn)，包括任何交叉引用的或相關(guān)的專利或?qū)＠暾?qǐng)，均據(jù)此以引用方式全文并入本文。任何文獻(xiàn)的引用不是對(duì)其作為本文所公開的或受權(quán)利要求書保護(hù)的任何發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，或者其單獨(dú)地或者與任何其他參考文獻(xiàn)的任何組合，或者參考、提出、建議或公開任何此類發(fā)明的認(rèn)可。此外，當(dāng)本發(fā)明中術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義與以引用方式并入的文件中術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)服從在本發(fā)明中賦予該術(shù)語(yǔ)的含義或定義。盡管舉例說(shuō)明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可作出各種其他的改變和變型。因此，隨附權(quán)利要求書旨在涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命的方法，包括: 通過(guò)計(jì)算裝置對(duì)所述柔韌材料建模； 模擬所述柔韌材料上的應(yīng)變，其中模擬所述柔韌材料上的應(yīng)變包括創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件； 從所述應(yīng)變結(jié)果文件識(shí)別所述柔韌材料上的至少一個(gè)應(yīng)變能量密度點(diǎn)； 訪問(wèn)與所述柔韌材料相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件； 通過(guò)組合所述應(yīng)變結(jié)果文件和所述材料文件來(lái)創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件； 執(zhí)行軟件以預(yù)測(cè)所述柔韌材料的預(yù)期壽命；以及 預(yù)測(cè)所述柔韌材料的預(yù)期壽命。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述柔韌材料包括下列中的至少一種:橡膠材料、聚合物材料和硅氧烷材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，還包括預(yù)測(cè)所述柔韌材料上的所有區(qū)域的預(yù)期壽命，并且其中識(shí)別所述至少一個(gè)應(yīng)變能量密度點(diǎn)包括對(duì)所述柔韌材料使用有限元分析。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定可用設(shè)計(jì)空間的效應(yīng)以確定用于增加所述柔韌材料的預(yù)期壽命的工序，其中所述可用設(shè)計(jì)空間包括約10微米至約180_的柱件高度、約5微米至約170_的直徑、約2微米至約170_的末端半徑、約O度至約80度的拔模斜度、以及約5微米至約13mm的柱件間距。
5.根據(jù)前述 權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定可用材料空間的效應(yīng)以確定用于增加所述柔韌材料的預(yù)期壽命的工序。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述柔韌材料被用于下列工藝中的至少一種:壓花、旋轉(zhuǎn)密封、粘結(jié)、和壓延。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述柔韌材料包括多個(gè)不同的層。
8.一種用于預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命的計(jì)算裝置，包括: 存儲(chǔ)器組件，所述存儲(chǔ)器組件存儲(chǔ)第一程序、第二程序和第三程序，使得當(dāng)執(zhí)行所述第三程序時(shí)，所述第三程序使所述計(jì)算裝置執(zhí)行下列動(dòng)作: 以電子方式對(duì)所述柔韌材料建模； 以電子方式模擬所述柔韌材料上的應(yīng)變，其中以電子方式模擬所述柔韌材料上的應(yīng)變包括創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件； 從所述應(yīng)變結(jié)果文件識(shí)別所述柔韌材料上的應(yīng)變能量密度點(diǎn)； 訪問(wèn)與所述柔韌材料相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件； 通過(guò)組合所述應(yīng)變結(jié)果文件和所述材料文件來(lái)創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件；以及 預(yù)測(cè)所述柔韌材料的預(yù)期壽命。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算裝置，其中所述柔韌材料具有約O至約99.995范圍內(nèi)的肖氏硬度A值，并且包括下列中的至少一種:橡膠材料、聚合物材料和硅氧烷材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的計(jì)算裝置，其中所述第三程序還使所述計(jì)算裝置預(yù)測(cè)所述柔韌材料上的所有區(qū)域的預(yù)期壽命，并且其中識(shí)別所述應(yīng)變能量密度點(diǎn)包括對(duì)所述柔韌材料使用有限元分析。
11.根據(jù)權(quán)利要求8，9或10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算裝置，其中所述第三程序還使所述計(jì)算裝置確定可用設(shè)計(jì)空間的效應(yīng)以確定用于增加所述柔韌材料的預(yù)期壽命的工序，其中所述可用設(shè)計(jì)空間包括約10微米至約180mm的柱件高度、約5微米至約170mm的直徑、約2微米至約170_的末端半徑、約O度至約80度的拔模斜度、以及約5微米至約13_的柱件間距。
12.根據(jù)權(quán)利要求8，9，10或11中任一項(xiàng)所述的計(jì)算裝置，其中所述第三程序還使所述計(jì)算裝置確定可用材料空間的效應(yīng)以確定用于增加所述柔韌材料的預(yù)期壽命的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求8，9，10，11或12中任一項(xiàng)所述的計(jì)算裝置，其中所述柔韌材料被用于下列工藝中的至少一種:壓花、旋轉(zhuǎn)密封、粘結(jié)、和壓延。
14.根據(jù)權(quán)利要求8，9，10，11，12或13中任一項(xiàng)所述的計(jì)算裝置，其中所述柔韌材料包括多個(gè)不 同的層。
全文摘要
本發(fā)明包括用于預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命的實(shí)施例。一種方法的一些實(shí)施例包括通過(guò)計(jì)算裝置對(duì)柔韌材料建模并且模擬所述柔韌材料上的應(yīng)變，其中模擬柔韌材料上的應(yīng)變包括創(chuàng)建應(yīng)變結(jié)果文件。相似地，該方法的一些實(shí)施例包括從應(yīng)變結(jié)果文件識(shí)別柔韌材料上的應(yīng)變能量密度點(diǎn)，訪問(wèn)與所述柔韌材料相關(guān)聯(lián)的壽命預(yù)測(cè)曲線以確定材料文件，以及通過(guò)組合應(yīng)變結(jié)果文件和材料文件來(lái)創(chuàng)建應(yīng)變-材料文件。該方法的其他一些實(shí)施例包括執(zhí)行軟件以預(yù)測(cè)所述柔韌材料的預(yù)期壽命以及預(yù)測(cè)柔韌材料的預(yù)期壽命。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103201741SQ201280003615
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者R·古瑪拉, M·阿蘭德-布蘭科, M·J·瑪庫(kù)拉, R·G·科 申請(qǐng)人:寶潔公司