JP6349723B2 - Simulation method, apparatus thereof, and program - Google Patents

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Description

本発明は、コンピュータを用いたタイヤのシミュレーション方法、その装置およびプログラムに関し、特に、シミュレーションの計算の破綻を抑制し、かつ計算効率を向上させたタイヤのシミュレーション方法、その装置およびプログラムに関する。   The present invention relates to a tire simulation method using a computer, an apparatus thereof, and a program, and more particularly, to a tire simulation method, an apparatus, and a program thereof that suppress the failure of simulation calculation and improve calculation efficiency.

現在、コンピュータが解析可能なタイヤモデル等を作成し、タイヤ等の性能をシミュレーションする方法が提案されている。性能シミュレーションでは、タイヤを有限個の要素に分割して得られたタイヤモデルを作成し、この有限要素で構成されたタイヤモデルを、路面を模した仮想路面で転動させている。タイヤの性能シミュレーションを用いてタイヤを設計する場合、最適化設計手法に基づき複数のタイヤ形状についてシミュレーションを行っている(特許文献1参照)。   Currently, a method of creating a tire model that can be analyzed by a computer and simulating the performance of the tire has been proposed. In the performance simulation, a tire model obtained by dividing a tire into finite elements is created, and the tire model configured by the finite elements is rolled on a virtual road surface simulating a road surface. When designing a tire using a tire performance simulation, a plurality of tire shapes are simulated based on an optimization design method (see Patent Document 1).

特許文献1には、タイヤ断面形状を少ない設計変数で広い設計範囲を規定して、タイヤ性能に応じた最適設計を効率よく行うタイヤ断面形状の設計方法が記載されている。特許文献1では、基底形状としてタイヤ断面方向の複数の固有モードを使用し、タイヤの形状最適化を行うことが記載されている。   Patent Document 1 describes a method for designing a tire cross-sectional shape in which a tire cross-sectional shape is defined with a small design variable and a wide design range is defined, and an optimum design according to tire performance is efficiently performed. Patent Document 1 describes that a plurality of eigenmodes in the tire cross-sectional direction are used as the base shape to optimize the tire shape.

特許第4723057号公報Japanese Patent No. 4723057

上述の特許文献1のタイヤの最適設計では、複数のタイヤについてシミュレーションを実施している。複数のシミュレーションをする際、図7(a)に示すように、コンピュータが解析可能なタイヤモデル100が作成され、このタイヤモデル100に対向してコンピュータが解析可能な路面モデル110が作成される。このとき、タイヤモデル100と路面モデル110との相対位置が適正でない場合、タイヤに内圧を付与してインフレートしたり、外径や構造の変化を含むタイヤの形状パラメータを変えてシミュレーションすると、図7(b)に示すタイヤモデル102のように、例えば、トレッド104の一部が路面モデル110に貫入する。このような場合、タイヤのシミュレーションの計算が破綻してしまう。これは、最適化計算または実験計画手法等の様々な形状について特性値を繰り返し計算する際に大きな問題となる。   In the optimum design of the tire of Patent Document 1 described above, simulation is performed for a plurality of tires. When performing a plurality of simulations, as shown in FIG. 7A, a tire model 100 that can be analyzed by a computer is created, and a road surface model 110 that can be analyzed by a computer is created facing the tire model 100. At this time, when the relative position between the tire model 100 and the road surface model 110 is not appropriate, the tire is inflated by applying an internal pressure, or the tire shape parameters including changes in the outer diameter and the structure are changed and simulated. Like the tire model 102 shown in FIG. 7B, for example, a part of the tread 104 penetrates the road surface model 110. In such a case, the calculation of the tire simulation is broken. This is a big problem when repeatedly calculating characteristic values for various shapes such as optimization calculation or experimental design method.

そこで、インフレートおよび形状パラメータの変更によるタイヤの形状の変化を考慮して、タイヤモデル100と路面モデル110との間の距離を大きくすることにより、上述のタイヤモデル102の路面モデル110への貫入を抑制し、上記計算の破綻を回避することができる。しかし、この場合、タイヤモデル102と路面モデル110とが接触する迄の計算時間が増大し、シミュレーションに要する計算時間が増大するという問題点がある。   Therefore, in consideration of changes in the shape of the tire due to changes in inflation and shape parameters, the distance between the tire model 100 and the road surface model 110 is increased so that the tire model 102 penetrates into the road surface model 110. Can be avoided, and the failure of the above calculation can be avoided. However, in this case, there is a problem that the calculation time until the tire model 102 and the road surface model 110 come into contact increases and the calculation time required for the simulation increases.

上述の方法以外にも、インフレートまたは形状パラメータの変更によるタイヤの形状変更の度に、タイヤモデル100と路面モデル110との間隔をオペレータが確認し、間隔に応じてタイヤモデル100と路面モデル110との相対位置を設定することにより、上述のタイヤモデル102のような路面モデル110への貫入(図7(b)参照)を抑制することができる。この場合でも、1つのタイヤモデルだけを計算するのであればよいが、形状を変える等の複数のタイヤモデルを対象とした多数の解析モデルを取り扱う場合には、入力作業が増加して工数がかかり非効率的である。加えて、最終的にシミュレーションが終了する迄に要する時間も増大するという問題点がある。   In addition to the above-described method, the operator confirms the interval between the tire model 100 and the road surface model 110 every time the tire shape is changed by changing the inflation or the shape parameter, and the tire model 100 and the road surface model 110 according to the interval. Can be prevented from penetrating into the road surface model 110 such as the tire model 102 described above (see FIG. 7B). Even in this case, it is sufficient to calculate only one tire model. However, when handling a large number of analysis models for multiple tire models such as changing the shape, the input work increases and man-hours are required. Inefficient. In addition, there is a problem that the time required until the simulation is finally finished increases.

本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、シミュレーションの計算の破綻を抑制して計算の安定化を図るとともに、計算の効率化を図ることができるタイヤのシミュレーション方法、その装置およびプログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems based on the prior art, suppress the calculation failure of the simulation, stabilize the calculation, and improve the calculation efficiency. To provide an apparatus and a program.

上記目的を達成するために、本発明は、タイヤについて、コンピュータで解析可能なタイヤモデルを作成する作成工程と、前記タイヤモデルに内圧充填処理を施し、前記タイヤモデルの径方向において最大となる位置の位置情報を取得する位置情報取得工程と、前記タイヤが接触する路面について、コンピュータで解析可能な路面モデルを作成し、前記位置情報に基づいて前記タイヤモデルの最大の位置から前記径方向に所定の距離を与えた設定位置の設定位置情報を求め、この設定位置情報に基づき、前記設定位置に前記路面モデルを設定する設定工程と、前記タイヤモデルの回転軸および前記路面モデルのいずれか一方を拘束して接触解析を行う解析工程とを有することを特徴とするタイヤのシミュレーション方法を提供するものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a creation step of creating a tire model that can be analyzed by a computer for a tire, and a position where the tire model is subjected to an internal pressure filling process and is maximum in the radial direction of the tire model. A position information acquisition step of acquiring the position information of the tire and a road surface model that can be analyzed by a computer for the road surface in contact with the tire, and predetermined in the radial direction from the maximum position of the tire model based on the position information The setting position information of the setting position that gives the distance of is obtained, and based on the setting position information, the setting step of setting the road surface model at the setting position, and either the rotation axis of the tire model or the road surface model The present invention provides a tire simulation method characterized by having an analysis step of performing contact analysis with restraint

前記作成工程で、前記タイヤの形状または構造を変えた、前記タイヤモデルを少なくとも2つ作成し、前記位置情報取得工程で、各タイヤモデルについて、それぞれ設定位置情報を取得し、前記設定工程で、前記各設定位置情報に基づき、前記路面モデルを設定し、前記解析工程は、各タイヤモデルについて、それぞれ接触解析を行うことができる。
前記作成工程で、前記タイヤモデルとして2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを作成し、前記設定工程で、前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルに対して、前記路面モデルを設定し、前記解析工程では、前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを周方向に展開して得られる3次元タイヤモデルを用いて接触解析を行うことが好ましい。
In the creation step, at least two of the tire models that have changed the shape or structure of the tire are created, and in the position information acquisition step, setting position information is acquired for each tire model, and in the setting step, The road surface model is set based on each set position information, and the analysis step can perform contact analysis for each tire model.
In the creation step, a two-dimensional axisymmetric tire cross-section model is created as the tire model, and in the setting step, the road surface model is set for the two-dimensional axisymmetric tire cross-section model, and the analysis In the process, it is preferable to perform contact analysis using a three-dimensional tire model obtained by developing the two-dimensional axisymmetric tire cross-sectional model in the circumferential direction.

設計変数として少なくとも前記タイヤの形状を変化させる因子を含み、目的関数として少なくとも前記タイヤの物理特性を含み、前記解析工程で、前記接触解析後、前記設計変数を用いて前記タイヤの物理特性を目的関数とする最適化計算を実施し、前記タイヤの物理量を算出することもできる。   The design variable includes at least a factor that changes the shape of the tire, and includes at least the physical characteristics of the tire as an objective function. After the contact analysis in the analysis step, the physical characteristics of the tire are determined using the design variables. It is also possible to calculate the physical quantity of the tire by performing optimization calculation as a function.

本発明は、タイヤについて、コンピュータで解析可能なタイヤモデルと、前記タイヤが接触する路面について、コンピュータで解析可能な路面モデルを作成するモデル作成部と、前記タイヤモデルに所定の内圧を付与して、前記タイヤモデルの径方向において最大となる位置の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報に基づいて前記タイヤモデルの最大の位置から前記径方向に所定の距離を与えた設定位置の設定位置情報を求め、この設定位置情報に基づき、前記設定位置に前記路面モデルを設定する設定部と、前記タイヤモデルの回転軸および前記路面モデルのいずれか一方を拘束して接触解析を行う解析部とを有することを特徴とするタイヤのシミュレーション装置を提供するものである。   The present invention provides a tire model that can be analyzed by a computer for a tire, a model creation unit that creates a road surface model that can be analyzed by a computer for a road surface in contact with the tire, and a predetermined internal pressure applied to the tire model. A position information acquisition unit that acquires position information of a position that is maximum in the radial direction of the tire model, and a set position that gives a predetermined distance in the radial direction from the maximum position of the tire model based on the position information Is set, and based on the set position information, the setting unit that sets the road surface model at the set position, and the rotation axis of the tire model and the road surface model are constrained to perform contact analysis. The present invention provides a tire simulation apparatus including an analysis unit.

前記モデル作成部は、前記タイヤの形状または構造を変えた、前記タイヤモデルを少なくとも2つ作成するものであり、前記位置情報取得部は、各タイヤモデルについて、それぞれ設定位置情報を取得するものであり、前記設定部は、前記各設定位置情報に基づき、前記路面モデルを設定するものであり、前記解析部は、各タイヤモデルについて、それぞれ接触解析を行うこともできる。
前記モデル作成部は、前記タイヤモデルとして2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを作成し、さらに前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを周方向に展開して得られる3次元タイヤモデルを作成するものであり、前記設定部は、前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルに対して、前記路面モデルを設定するものであり、前記解析部は、前記3次元タイヤモデルを用いて接触解析を行うことが好ましい。
The model creating unit creates at least two tire models in which the shape or structure of the tire is changed, and the position information obtaining unit obtains set position information for each tire model. In addition, the setting unit sets the road surface model based on the set position information, and the analysis unit can perform contact analysis on each tire model.
The model creation unit creates a two-dimensional axisymmetric tire section model as the tire model, and further creates a three-dimensional tire model obtained by developing the two-dimensional axisymmetric tire section model in the circumferential direction. The setting unit sets the road surface model with respect to the two-dimensional axisymmetric tire section model, and the analysis unit performs contact analysis using the three-dimensional tire model. It is preferable.

設計変数として少なくとも前記タイヤの形状を変化させる因子を含み、目的関数として少なくとも前記タイヤの物理特性を含み、前記解析部は、前記接触解析後、前記設計変数を用いて前記タイヤの物理特性を目的関数とする最適化計算を実施し、前記タイヤの物理量を算出することもできる。   The design variable includes at least a factor that changes the shape of the tire, and includes at least the physical characteristics of the tire as an objective function. The analysis unit uses the design variables to determine the physical characteristics of the tire after the contact analysis. It is also possible to calculate the physical quantity of the tire by performing optimization calculation as a function.

本発明のタイヤのシミュレーション方法の各工程を手順としてコンピュータに実行させるためのプログラムを提供するものである。   A program for causing a computer to execute each step of the tire simulation method of the present invention as a procedure is provided.

本発明によれば、シミュレーションの計算の破綻を抑制して計算の安定化を図るとともに、計算の効率化を図ることができるタイヤのシミュレーション方法およびシミュレーション装置ならびにタイヤのシミュレーション用のプログラムを提供することができる。
本発明では、タイヤサイズの変化に伴い発生する、路面モデルのタイヤモデルへの貫入を防ぐことが可能となり、路面モデル等との接触解析を含む形状最適化計算のような繰返し計算時には非常に好適である。また、タイヤサイズの変化に関わらず、コンピュータが自動で路面モデルの位置を設定することが可能となり、計算時間の短縮による効率化が見込まれる。
According to the present invention, it is possible to provide a tire simulation method and a simulation apparatus, and a tire simulation program capable of stabilizing calculation by suppressing failure of simulation calculation and improving calculation efficiency. Can do.
In the present invention, it becomes possible to prevent the road surface model from penetrating into the tire model due to the change in the tire size, and is very suitable for iterative calculation such as shape optimization calculation including contact analysis with the road surface model etc. It is. In addition, regardless of changes in tire size, the computer can automatically set the position of the road surface model, and efficiency can be expected by shortening the calculation time.

本発明の第1の実施形態のシミュレーション方法に用いられるシミュレーション装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the simulation apparatus used for the simulation method of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のシミュレーション方法に用いられるタイヤモデルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the tire model used for the simulation method of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のシミュレーション方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the simulation method of the 1st Embodiment of this invention. (a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態のシミュレーション方法の解析工程を示す模式図である。(A)-(c) is a schematic diagram which shows the analysis process of the simulation method of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のシミュレーション方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the simulation method of the 2nd Embodiment of this invention. (a)は、タイヤモデルの形状変更の例を示す模式図であり、(b)は、タイヤモデルの形状変更の他の例を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the example of the shape change of a tire model, (b) is a schematic diagram which shows the other example of the shape change of a tire model. (a)は、従来のタイヤタイヤモデルを示す模式図であり、(b)は、従来のタイヤタイヤモデルの問題点を説明するための模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the conventional tire tire model, (b) is a schematic diagram for demonstrating the problem of the conventional tire tire model.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のシミュレーション方法、その装置およびプログラムを詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態のシミュレーション方法に用いられるシミュレーション装置を示す模式図である。
The simulation method, apparatus and program of the present invention will be described in detail below based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a simulation apparatus used in the simulation method according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すシミュレーション装置10(以下、単に処理装置10という)は、本発明のタイヤのシミュレーション方法を実施する装置の一例である。処理装置10は、コンピュータ等のハードウェアを用いて構成される。本発明のタイヤのシミュレーション方法には、図1に示す処理装置10が用いられるが、タイヤのシミュレーション方法をコンピュータ等のハードウェアおよびソフトウェアを用いて実行することができれば処理装置10に限定されるものではない。   A simulation apparatus 10 (hereinafter simply referred to as a processing apparatus 10) shown in FIG. 1 is an example of an apparatus that implements the tire simulation method of the present invention. The processing device 10 is configured using hardware such as a computer. 1 is used in the tire simulation method of the present invention, but the tire simulation method is limited to the processing device 10 as long as the tire simulation method can be executed using hardware such as a computer and software. is not.

処理装置10は、処理部12と、入力部14と、表示部16とを有する。処理部12は、条件設定部20、モデル作成部22、解析部24、探索部26、メモリ28、表示制御部30および制御部32を有する。この他に図示はしないがROM等を有する。
処理部12は、制御部32により制御される。また、処理部12において条件設定部20、モデル作成部22、解析部24、探索部26および表示制御部30はメモリ28に接続されており、条件設定部20、モデル作成部22、解析部24、および探索部26のデータがメモリ28に記憶される。
The processing device 10 includes a processing unit 12, an input unit 14, and a display unit 16. The processing unit 12 includes a condition setting unit 20, a model creation unit 22, an analysis unit 24, a search unit 26, a memory 28, a display control unit 30, and a control unit 32. In addition, although not shown, it has a ROM and the like.
The processing unit 12 is controlled by the control unit 32. In the processing unit 12, the condition setting unit 20, the model creation unit 22, the analysis unit 24, the search unit 26, and the display control unit 30 are connected to the memory 28, and the condition setting unit 20, model creation unit 22, analysis unit 24 is connected. , And data of the search unit 26 are stored in the memory 28.

入力部14は、マウスおよびキーボード等の各種情報をオペレータの指示により入力するための各種の入力デバイスである。表示部16は、例えば、本発明のタイヤのシミュレーション方法で得られた結果等を表示するものであり、公知の各種のディスプレイが用いられる。また、表示部16には各種情報を出力媒体に表示するためのプリンタ等のデバイスも含まれる。   The input unit 14 is various input devices for inputting various information such as a mouse and a keyboard in accordance with an operator instruction. The display unit 16 displays, for example, results obtained by the tire simulation method of the present invention, and various known displays are used. The display unit 16 also includes a device such as a printer for displaying various types of information on an output medium.

処理装置10は、ROM等に記憶されたプログラム(コンピュータソフトウェア)を、制御部32を用いて実行することにより、条件設定部20、モデル作成部22、解析部24および探索部26の各部を機能的に形成する。処理装置10は、上述のように、プログラムが実行されることで各部位が機能するコンピュータによって構成されてもよいし、各部位が専用回路で構成された専用装置であってもよい。   The processing device 10 functions each part of the condition setting unit 20, the model creation unit 22, the analysis unit 24, and the search unit 26 by executing a program (computer software) stored in a ROM or the like using the control unit 32. Form. As described above, the processing apparatus 10 may be configured by a computer in which each part functions by executing a program, or may be a dedicated apparatus in which each part is configured by a dedicated circuit.

条件設定部20は、本実施形態のタイヤのシミュレーション方法において必要なタイヤのサイズ、タイヤを構成する各部材の大きさ、配置位置および弾性係数等の物理特性等の各種の条件および情報が入力され、設定するものである。各種の条件および情報は入力部14を介して入力される。条件設定部20で設定する各種の条件および情報はメモリ28に記憶される。   The condition setting unit 20 is input with various conditions and information such as the tire size necessary for the tire simulation method of the present embodiment, the size of each member constituting the tire, the physical position such as the arrangement position and the elastic coefficient. , To set. Various conditions and information are input via the input unit 14. Various conditions and information set by the condition setting unit 20 are stored in the memory 28.

また、本発明では、接触解析を行うが、接触の定義も設定される。接触とは、例えば、スキムタッチ(タイヤが接触するぎりぎりの荷重)で規定することができる。ここで、スキムタッチとはタイヤが路面と接触するぎりぎりの荷重負荷状態を示す(特許4160709号公報、特許4119585号公報参照)。接触解析では、例えば、スキムタッチの状態を求める。
これ以外も、接触は、荷重状態で定義することができ、接触荷重が、例えば、5Nまたは10Nであれば接触しているとすることができる。接触荷重は特に限定されるものではない。
静解析のような静的な力のつり合いを計算する場合、計算上はタイヤモデルまたは路面モデルに変位を与えて接触させている。そのため、たわみ量またはばね定数を算出する際、その基準となるスキムタッチ状態を容易に算出可能となる。
In the present invention, contact analysis is performed, but the definition of contact is also set. The contact can be defined by, for example, a skim touch (the last load that a tire contacts). Here, skim touch refers to the state of the last load applied when the tire is in contact with the road surface (see Japanese Patent Nos. 4160709 and 4119585). In the contact analysis, for example, a skim touch state is obtained.
In addition to this, the contact can be defined by a load state, and can be regarded as being in contact if the contact load is, for example, 5N or 10N. The contact load is not particularly limited.
When calculating the balance of static force such as static analysis, the tire model or road surface model is displaced for contact in calculation. For this reason, when calculating the deflection amount or the spring constant, it is possible to easily calculate the skim touch state as a reference.

条件設定部20には、タイヤおよびタイヤを構成する材料を規定するパラメータのうち設計変数として定めた複数のパラメータが設定される。なお、設計変数のパラメータには、荷重および境界条件等のばらつき因子、ならびに製品の場合には、大きさおよび質量等の制約条件を設定してもよい。
また、タイヤおよびタイヤを構成する材料を規定するパラメータのうち特性値(目的関数)として定めた複数のパラメータが設定される。特性値には、コスト等の物理的および化学的な特性値以外の、タイヤおよびタイヤを構成する材料を評価する指標を用いてもよい。タイヤおよびタイヤを構成する材料は、タイヤ単体ではなく、タイヤを構成するパーツ、タイヤのアッセンブリ形態等のタイヤを含むシステム全体、またはその一部を対象としてもよい。
The condition setting unit 20 is set with a plurality of parameters determined as design variables among parameters defining the tire and the material constituting the tire. The design variable parameters may be set with variation factors such as load and boundary conditions, and in the case of products, constraints such as size and mass.
In addition, a plurality of parameters determined as characteristic values (objective functions) among the parameters defining the tire and the material constituting the tire are set. As the characteristic value, an index for evaluating the tire and the material constituting the tire other than the physical and chemical characteristic values such as cost may be used. The tire and the material constituting the tire may be a whole system including the tire, such as a part constituting the tire, a tire assembly form, or a part thereof, instead of the tire alone.

条件設定部20に設定される特性値は評価しようとする物理量である。目的関数は、評価しようとする物理量を求めるための関数である。
タイヤの場合、特性値はタイヤの特性値である。特性値としては、例えば、タイヤ性能として評価しようとする物理量であり、操縦安定性の指標となるスリップ角ゼロ近傍における横力であるCP(コーナリングパワー)、乗心地性の指標となるタイヤの1次固有振動数、低燃費性能の指標となる転がり抵抗、操縦安定性の指標となる横剛性、縦剛性、たわみ量、接地圧分布、コーナリングフォースおよび耐摩耗性の指標となるタイヤトレッド部材の摩耗エネルギ等が挙げられる。これ以外に、タイヤの物理量の例として、形状および寸法値がある。目的関数は、それらを求めるための関数である。目的関数は、性能として好ましい方向があり、値が大きくなる、小さくなる、または所定の値に近づく等がある。
The characteristic value set in the condition setting unit 20 is a physical quantity to be evaluated. The objective function is a function for obtaining a physical quantity to be evaluated.
In the case of a tire, the characteristic value is a characteristic value of the tire. The characteristic value is, for example, a physical quantity to be evaluated as tire performance, CP (cornering power) which is a lateral force in the vicinity of zero slip angle as an index of steering stability, and 1 of a tire as an index of riding comfort. Wear of tire tread members as indicators of secondary natural frequency, rolling resistance as an indicator of fuel efficiency, lateral stiffness as an indicator of steering stability, longitudinal stiffness, deflection, contact pressure distribution, cornering force, and wear resistance Energy and the like. Other than this, examples of the physical quantity of the tire include a shape and a dimensional value. The objective function is a function for obtaining them. The objective function has a preferable direction in terms of performance, and the value increases, decreases, or approaches a predetermined value.

設計変数は、タイヤの材料挙動、タイヤの形状、タイヤの断面形状、タイヤの固有振動モードおよびタイヤの構造のうち、複数のパラメータである。設計変数としては、例えば、タイヤのトレッド部におけるクラウン形状を規定する曲率半径、タイヤ内部構造を規定するタイヤのベルト幅寸法等が挙げられる。これ以外にも、例えば、トレッド部における材料特性を規定するフィラー分散形状、およびフィラー体積率等が挙げられる。
制約条件は、目的関数の値を所定の範囲に制約したり、設計変数の値を所定の範囲に制約するための条件である。
また、タイヤの負荷荷重、タイヤの転動速度を初めとする走行条件、タイヤが走行する路面条件、例えば、凹凸形状、摩擦係数等、車両の走行シミュレーションに用いるための車両諸元の情報等が設定される。
The design variables are a plurality of parameters among the tire material behavior, the tire shape, the tire cross-sectional shape, the tire natural vibration mode, and the tire structure. Examples of the design variable include a radius of curvature that defines a crown shape in a tread portion of the tire, a belt width dimension of the tire that defines a tire internal structure, and the like. In addition to this, for example, a filler dispersion shape that defines material characteristics in the tread portion, a filler volume ratio, and the like can be given.
The constraint condition is a condition for constraining the value of the objective function to a predetermined range or constraining the value of the design variable to a predetermined range.
In addition, information on vehicle specifications to be used for vehicle running simulation, such as tire load load, tire rolling speed and other running conditions, road surface conditions on which the tire runs, for example, uneven shape, friction coefficient, etc. Is set.

また、条件設定部20に、タイヤの設計変数のパラメータとタイヤの特性値のパラメータとの間の非線形応答関係を定めるための情報が設定される。この非線形応答関係には、例えば、FEM等の数値シミュレーション、理論式および近似式等が含まれる。
条件設定部20では、非線形応答関係により生成するタイヤモデル、そのタイヤモデルの境界条件、FEM等の数値シミュレーションする場合には、そのシミュレーション条件、シミュレーションにおける制約条件を設定する。
In addition, information for determining a nonlinear response relationship between the parameter of the tire design variable and the parameter of the tire characteristic value is set in the condition setting unit 20. This nonlinear response relationship includes, for example, a numerical simulation such as FEM, a theoretical expression, an approximate expression, and the like.
The condition setting unit 20 sets a simulation condition and a constraint condition in the simulation when performing a numerical simulation such as a tire model generated by a non-linear response relationship, a boundary condition of the tire model, and FEM.

最適化に用いられる最適解探索のための条件は、最適解を探索するための手法、最適解探索における各種条件である。本実施形態では、例えば、最適解を探索するための手法として、遺伝的アルゴリズム(GA)を用いることができる。一般に、特性値(目的関数)の増大と共に、遺伝的アルゴリズムの探索能力が低下することが知られている。それを解決する方法の一つが、個体数を増加させる方法である。一方、個体数を増加させ、最適解を探索すると、多くの最適解が算出される。
これ以外に、条件設定部20に設計変数の定義域を設定する。設計変数の定義域は、連続的でも離散的な水準値でもよく、特定の設計変数だけに定義域を設定し、残りの設計変数を定数としてもよい。
Conditions for optimal solution search used for optimization are a method for searching for an optimal solution and various conditions in the optimal solution search. In the present embodiment, for example, a genetic algorithm (GA) can be used as a method for searching for an optimal solution. In general, it is known that the search ability of a genetic algorithm decreases as the characteristic value (objective function) increases. One way to solve this is to increase the number of individuals. On the other hand, when the number of individuals is increased and the optimum solution is searched, many optimum solutions are calculated.
In addition to this, a design variable definition area is set in the condition setting unit 20. The domain of design variables may be continuous or discrete level values, the domain may be set only for specific design variables, and the remaining design variables may be constants.

なお、複数の設計変数があるため、全ての設計変数に対して、それぞれに離散的な水準値を設定し、残りの設計変数について定義域を定数として、最適解の算出を行ってもよい。最適化計算に関しては、入力変数と出力変数の非線形関係(応答曲面)を用いて探索する手法および最適化アルゴリズムに従い入力変数を逐次的に変化させながら出力値を算出して探索する手法のどちらを用いてもよい。   Since there are a plurality of design variables, a discrete level value may be set for each of all the design variables, and the optimal solution may be calculated using the domain as a constant for the remaining design variables. For optimization calculation, either a search method using a nonlinear relationship (response surface) between input variables and output variables or a search method by calculating output values while sequentially changing input variables according to an optimization algorithm It may be used.

モデル作成部22は、タイヤについてコンピュータで解析可能なタイヤモデルと、タイヤが接触する路面についてコンピュータで解析可能な路面モデルを作成するものであり、路面はタイヤを転動させる対象である。
タイヤモデルとしては、タイヤが装着されるリム、ホイール、およびタイヤ回転軸を再現するものをタイヤモデルとしてもよい。また、必要に応じて、タイヤが装着される車両を再現するモデルをタイヤモデルに組み込んでもよい。この際、タイヤモデル、リムモデル、ホイールモデル、およびタイヤ回転軸モデルを、予め設定された境界条件に基づいて一体化したモデルを作成することもできる。
また、解析に用いるタイヤモデルの形態は、特に限定されるものではなく、溝のないスムースタイヤでも主溝のみのものでもパターン付きであってもよい。
The model creation unit 22 creates a tire model that can be analyzed by a computer with respect to a tire and a road surface model that can be analyzed by a computer with respect to a road surface in contact with the tire, and the road surface is a target for rolling the tire.
As the tire model, a tire model that reproduces a rim on which a tire is mounted, a wheel, and a tire rotation axis may be used. Further, if necessary, a model that reproduces a vehicle to which a tire is attached may be incorporated into the tire model. At this time, a model in which the tire model, the rim model, the wheel model, and the tire rotation axis model are integrated based on a preset boundary condition can be created.
Moreover, the form of the tire model used for the analysis is not particularly limited, and may be a smooth tire without a groove, only a main groove, or with a pattern.

なお、モデル作成部22で作成されるタイヤモデルは、条件設定部20で設定された各種類の設計パラメータを用いて作成されるが、タイヤモデルの作成には公知の作成方法を用いることができる。
例えば、タイヤを複数の節点で構成される有限個の要素に分割して、タイヤモデル40を作成する。路面モデル42はタイヤモデル40と同様に作成してもよいし、弾性体として解析モデル化してもよいし、さらには剛体として解析モデル化してもよい。また、路面モデル42は、3次元離散化モデルでもよいし、サーフェスとして解析モデル化してもよい。
タイヤモデル40または路面モデル42を構成する要素は、例えば、2次元平面では四辺形要素、3次元体では四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素、三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素、面要素等のコンピュータで解析可能な要素とする。このようにして分割された要素は、解析の過程においては、3次元モデルでは3次元座標を用いて、2次元モデルでは2次元座標を用いて逐一特定される。
The tire model created by the model creation unit 22 is created using each type of design parameters set by the condition setting unit 20, and a known creation method can be used for creating the tire model. .
For example, the tire model 40 is created by dividing the tire into a finite number of elements including a plurality of nodes. The road surface model 42 may be created in the same manner as the tire model 40, or may be an analytical model as an elastic body, or may be an analytical model as a rigid body. Further, the road surface model 42 may be a three-dimensional discretization model or an analysis model as a surface.
The elements constituting the tire model 40 or the road surface model 42 are, for example, a quadrilateral element in a two-dimensional plane, a solid element such as a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, a hexahedral solid element in a three-dimensional plane, a triangular shell element, a quadrilateral An element that can be analyzed by a computer, such as a shell element such as a shell element or a surface element. In the process of analysis, the elements divided in this way are identified one by one using three-dimensional coordinates in the three-dimensional model and using two-dimensional coordinates in the two-dimensional model.

また、モデル作成部22では、設定された非線形応答関係に基づいて、各種の計算モデルを作成するものである。非線形応答関係は、上述のようにFEM等の数値シミュレーションが含まれており、この場合、モデル作成部22で、設計変数を表わす設計パラメータ、特性値を表わす特性値パラメータに応じたメッシュモデルが生成される。また、理論式および近似式等の場合にも、設計パラメータ、特性値パラメータに応じた理論式および近似式等が作成される。なお、構造体がタイヤの場合には、タイヤモデルが作成される。解析部24でタイヤモデルを用いてシミュレーション演算がなされる。   The model creation unit 22 creates various calculation models based on the set nonlinear response relationship. As described above, the nonlinear response relationship includes a numerical simulation such as FEM. In this case, the model creation unit 22 generates a mesh model corresponding to a design parameter representing a design variable and a characteristic value parameter representing a characteristic value. Is done. Also in the case of theoretical formulas and approximate formulas, theoretical formulas and approximate formulas corresponding to design parameters and characteristic value parameters are created. When the structure is a tire, a tire model is created. The analysis unit 24 performs a simulation calculation using the tire model.

これら各モデルは数値計算可能な離散化モデルであればよく、例えば、公知の有限要素法(FEM)に用いるための有限要素モデル等であればよい。なお、タイヤモデルを用いて、例えば、タイヤウエット性能を初めとするタイヤ性能を最適化するタイヤ設計案を求める場合等、路面モデルとタイヤモデルの他に、路面上に存在する介在物を再現するモデルを生成しておけばよい。例えば、介在物モデルとして、路面上の水、雪、泥、砂、砂利および氷等を再現する各種モデルを、数値計算可能な離散化モデルで生成しておけばよい。なお、路面モデルも、表面が平坦な路面を再現するモデルに限らず、必要に応じて、表面に凹凸を有する路面形状を再現するモデルであってもよい。
本実施形態では、シミュレーションに用いる数値計算の手法としては、有限要素法(FEM)に限定されるものではなく、境界要素法(BEM)および有限差分法(FDM)等も使用できる。また、境界条件等によって最も適当な数値計算の手法を選択するか、または複数の数値計算の手法を組み合わせることもできる。
Each of these models may be a discretized model capable of numerical calculation, such as a finite element model for use in a known finite element method (FEM). In addition to the road surface model and the tire model, the inclusions existing on the road surface are reproduced, for example, when a tire design plan that optimizes tire performance such as tire wet performance is obtained using the tire model. Generate a model. For example, as an inclusion model, various models that reproduce water, snow, mud, sand, gravel, ice, and the like on the road surface may be generated as a discretized model that can be numerically calculated. The road surface model is not limited to a model that reproduces a road surface with a flat surface, and may be a model that reproduces a road surface shape having irregularities on the surface as necessary.
In the present embodiment, the numerical calculation method used for the simulation is not limited to the finite element method (FEM), and the boundary element method (BEM), the finite difference method (FDM), and the like can also be used. Also, the most appropriate numerical calculation method can be selected according to the boundary condition or the like, or a plurality of numerical calculation methods can be combined.

解析部24は、タイヤモデルに対して所定の内圧を付与して内圧充填処理(インフレート処理とも言う)を施し、内圧充填処理後のタイヤモデルの径方向において最大となる位置の位置情報を取得する。この位置情報に基づいてタイヤモデルの径方向における最大の位置から径方向に所定の距離を与えた位置を設定位置とし、この設定位置の設定位置情報を取得する。この設定位置情報に基づき、上記設定位置に路面モデルを設定する。解析部24は、最大となる位置の位置情報を取得する位置情報取得部と、設定位置情報を取得し、設定位置に路面モデルを設定する設定部を兼ねる。
具体的には、図2に示すように、所定の内圧を付与して内圧充填処理を施したタイヤモデル40の径方向Dにおける最大の位置A、すなわち、径方向Dにおけるタイヤモデル40の最大径X(mm)となる位置の位置情報を取得する。位置Aに対して、所定の距離、図2では距離Y(mm)離間した位置に路面モデル42を配置する。なお、図2に示す内圧充填処理を施したタイヤモデル40は、図示を一部省略しているが回転軸Cを対称軸とする軸対称の2次元タイヤ断面モデルである。回転軸Cは車軸ともいう。符号44は、リムモデルを示す。図2では、リムに嵌められたタイヤをコンピュータで解析可能なタイヤモデルを示している。なお、リムはなくてもよい。
The analysis unit 24 applies a predetermined internal pressure to the tire model to perform an internal pressure filling process (also referred to as an inflation process), and obtains position information of the maximum position in the radial direction of the tire model after the internal pressure filling process. To do. Based on this position information, a position given a predetermined distance in the radial direction from the maximum position in the radial direction of the tire model is set as a set position, and set position information of this set position is acquired. A road surface model is set at the set position based on the set position information. The analysis unit 24 also serves as a position information acquisition unit that acquires position information of a maximum position and a setting unit that acquires setting position information and sets a road surface model at the setting position.
Specifically, as shown in FIG. 2, the maximum position A in the radial direction D of the tire model 40 subjected to the internal pressure filling process by applying a predetermined internal pressure, that is, the maximum diameter of the tire model 40 in the radial direction D. The position information of the position that becomes X (mm) is acquired. The road surface model 42 is arranged at a predetermined distance from the position A, which is a distance Y (mm) in FIG. Note that the tire model 40 subjected to the internal pressure filling process shown in FIG. 2 is an axisymmetric two-dimensional tire cross-sectional model with the rotational axis C as the symmetry axis, although a part of the illustration is omitted. The rotation axis C is also called an axle. Reference numeral 44 denotes a rim model. FIG. 2 shows a tire model in which a tire fitted on a rim can be analyzed by a computer. The rim may not be provided.

解析部24では、図2に示す状態でタイヤモデル40の回転軸Cおよび路面モデル42のいずれか一方を拘束して接触解析を行う。また、解析部24では、モデル作成部22で作成された各種のモデルを用いて特性値を算出する。これにより、設計変数に対する特性値が得られる。得られた特性値は、メモリ28に記憶される。
解析部24では、例えば、路面上を転動するタイヤの転動を再現するシミュレーション条件を、モデル作成部22で生成したタイヤモデル、または路面モデル等に与えたときの、タイヤモデルの挙動、またはタイヤモデルに作用する力等の物理量を時系列に求める。解析部24は、例えば、公知の有限要素ソルバーによるサブルーチンを実行することで機能するものである。
また、解析部24では、モデル作成部22で理論式および近似式等を作成した場合には、理論式および近似式等を解き、特性値を算出する。
解析部24では、接触解析後、接触圧、タイヤ剛性および転動特性等の物理量を解析することもできる。
In the analysis unit 24, contact analysis is performed by restraining either the rotation axis C of the tire model 40 or the road surface model 42 in the state shown in FIG. The analysis unit 24 calculates the characteristic value using the various models created by the model creation unit 22. Thereby, a characteristic value for the design variable is obtained. The obtained characteristic value is stored in the memory 28.
In the analysis unit 24, for example, the behavior of the tire model when the simulation conditions for reproducing the rolling of the tire rolling on the road surface are given to the tire model generated by the model creation unit 22, the road surface model, or the like, or A physical quantity such as force acting on the tire model is obtained in time series. The analysis unit 24 functions, for example, by executing a subroutine using a known finite element solver.
In the analysis unit 24, when the model creation unit 22 creates a theoretical formula, an approximate formula, and the like, the theoretical formula, the approximate formula, and the like are solved, and a characteristic value is calculated.
The analysis unit 24 can also analyze physical quantities such as contact pressure, tire stiffness, and rolling characteristics after the contact analysis.

距離Yは、0<Y≦10(mm)程度が好ましい。距離Yはコンピュータまたはソフトウェア内における計算誤差、例えば、丸め誤差、打ち切り誤差、桁落ちおよび情報落ち等を考慮しつつゼロに近い値に設定することが好ましい。計算誤差によって、例えば、1mm未満でもタイヤモデル40が路面モデル42に接する虞がある。一方、距離Yが10mmを超えると計算時間が長くなる可能性がある。   The distance Y is preferably about 0 <Y ≦ 10 (mm). The distance Y is preferably set to a value close to zero in consideration of calculation errors in the computer or software, for example, rounding error, truncation error, digit loss and information loss. Due to the calculation error, for example, the tire model 40 may be in contact with the road surface model 42 even if it is less than 1 mm. On the other hand, if the distance Y exceeds 10 mm, the calculation time may be long.

探索部26は、条件設定部20で設定された最適解探索の条件に応じて、解析部24で得られた特性値を基に、最適解を探索し、最適解を算出するものである。得られた最適解は、メモリ28に記憶される。
最適解については、以下に示す方法で探索することができる。例えば、解析部24で得られた特性値の中から最適解を探索する。得られた特性値を基に応答曲面を作成し最適解を探索する。得られた特性値を基に最適化アルゴリズムを用いて最適解を探索する。
ここで、最適解は、トレードオフの関係にある複数の特性値(目的関数)において、他の任意の解よりも優位にあるとはいえないが、より優れた解が他に存在しない解をいう。一般に最適解は集合として複数個存在する。
The search unit 26 searches for an optimal solution based on the characteristic value obtained by the analysis unit 24 according to the optimal solution search conditions set by the condition setting unit 20 and calculates the optimal solution. The obtained optimal solution is stored in the memory 28.
The optimum solution can be searched for by the following method. For example, the optimum solution is searched from the characteristic values obtained by the analysis unit 24. A response surface is created based on the obtained characteristic values and an optimal solution is searched. Based on the obtained characteristic values, an optimal solution is searched using an optimization algorithm.
Here, the optimal solution cannot be said to be superior to any other solution in a plurality of characteristic values (objective functions) in a trade-off relationship, but a solution that has no other superior solution exists. Say. In general, there are a plurality of optimal solutions as a set.

探索部26は、例えば、遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて最適解を探索する。
遺伝的アルゴリズムとしては、例えば、解集合を目的関数に沿って複数の領域に分割し、この分割した解集合毎に多目的GAを行うDRMOGA(Divided Range Multi-Objective GA)、NCGA(Neighborhood Cultivation GA),DCMOGA(Distributed Cooperation model of MOGA and SOGA)、NSGA(Non-dominated Sorting GA)、NSGA2(Non-dominated Sorting GA-II)、SPEAII(Strength Pareto Evolutionary Algorithm-II)法等の公知の方法を用いることができる。その際、解集合が解空間に幅広く分布し、精度の高い最適解の集合を求める必要がある。このため、探索部26では、例えば、ベクトル評価遺伝的アルゴリズム(Vector Evaluated Generic Algorithms:VEGA)、パレートランキング法、またはトーナメント法を用いた選択が行われる。遺伝的アルゴリズム(GA)以外に、例えば、焼きなまし法(SA)または粒子群最適化(PSO)等の進化的計算手法を用いても、効率よく解を探索することができる。
The search unit 26 searches for an optimal solution using, for example, a genetic algorithm (GA).
Genetic algorithms include, for example, DRMOGA (Divided Range Multi-Objective GA) or NCGA (Neighborhood Cultivation GA), which divides a solution set into a plurality of regions along an objective function and performs multi-objective GA for each divided solution set. , Using known methods such as DCMOGA (Distributed Cooperation model of MOGA and SOGA), NSGA (Non-dominated Sorting GA), NSGA2 (Non-dominated Sorting GA-II), and SPEAII (Strength Pareto Evolutionary Algorithm-II) Can do. At that time, it is necessary to obtain a set of optimal solutions with high accuracy, with the solution set widely distributed in the solution space. For this reason, in the search part 26, selection using the vector evaluation genetic algorithm (Vector Evaluated Generic Algorithms: VEGA), the Pareto ranking method, or the tournament method is performed, for example. In addition to the genetic algorithm (GA), for example, an evolutionary calculation method such as annealing (SA) or particle swarm optimization (PSO) can be used to efficiently search for a solution.

本発明では、設計変数と特性値との間で定める非線形応答関係、すなわち、設計変数を用いて特性値を求める場合に利用されるものは、FEM等のシミュレーションに限定されるものではなく、上述のように理論式および近似式等を用いることもできる。例えば、シミュレーションモデルを用いた演算ではなく、シミュレーション近似式を用いて目的関数の値を算出してもよい。この場合、実験計画法に基づいて得られる実験結果から設計変数と目的関数との間の近似式、例えば、シミュレーション近似式を用いて最適解を得ることができる。このシミュレーション近似式としては、多項式またはニューラルネットワーク等により得られる公知の非線形関数を用いることができる。
ここで、例えば、非線形関係(応答曲面)を、2次多項式を用いて作成する場合、必要なサンプル数は入力変数の数をN個とすると、少なくともN(N+3)/2+1ケース必要となる。仮に入力変数を10個とするとサンプル数は66ケース、入力変数を30個とするとサンプル数は496ケース必要となる。このように、最適化をするには、多くのタイヤモデルが必要である。
In the present invention, the non-linear response relationship defined between the design variable and the characteristic value, that is, the one used when the characteristic value is obtained using the design variable is not limited to the simulation such as FEM. It is also possible to use theoretical formulas, approximate formulas, and the like. For example, the value of the objective function may be calculated using a simulation approximation formula instead of the calculation using the simulation model. In this case, an optimal solution can be obtained from an experimental result obtained based on the experimental design using an approximate expression between the design variable and the objective function, for example, a simulation approximate expression. As this simulation approximate expression, a known nonlinear function obtained by a polynomial or a neural network can be used.
Here, for example, when creating a non-linear relationship (response surface) using a quadratic polynomial, the number of necessary samples is at least N (N + 3) / 2 + 1 cases if the number of input variables is N. If the number of input variables is 10, the number of samples is 66. If the number of input variables is 30, the number of samples is 496. Thus, many tire models are required for optimization.

表示制御部30は、タイヤモデル、路面モデル、数値計算の結果、および最適解を表示部16に表示させるものであり、例えば、タイヤモデル、路面モデルをメモリ28から読み出し、表示部16に表示させる。
処理装置10では、形状を変化させる際の入力ファイルにおいて、境界条件および解析ステップ等の共通した部分と節点座標値、補強材の配置角度および初期張力などの個々の形状によって異なる部分を分割し、共通部分に取り込むようなファイル形式を用いて自動化すること、すなわち、個別の情報をインクルードファイル化することにより、多数のタイヤ形状について検討を行う場合であっても容易にタイヤ形状の検討が可能である。
The display control unit 30 displays the tire model, the road surface model, the result of numerical calculation, and the optimum solution on the display unit 16. For example, the display control unit 30 reads the tire model and the road surface model from the memory 28 and displays the tire model and road surface model on the display unit 16. .
In the processing device 10, in the input file when changing the shape, the common part such as the boundary condition and the analysis step and the different part depending on the individual shape such as the nodal coordinate value, the arrangement angle of the reinforcing material and the initial tension are divided, By automating using a file format that can be imported into a common part, that is, by converting individual information into an include file, it is possible to easily examine tire shapes even when examining many tire shapes. is there.

次に、本実施形態のタイヤのシミュレーション方法について説明する。
図3は、本発明の第1の実施形態のシミュレーション方法を示すフローチャートである。本実施形態では、サイズが215/55R17のタイヤをシミュレーションの対象とする。
シミュレーションの前に、タイヤの形状、タイヤのサイズ、タイヤのパターンを条件設定部20に設定する。設計変数として、例えば、タイヤの形状パラメータを設定する。特性値(目的関数)として、縦剛性、例えば、転がり抵抗および横剛性等を設定する。本実施形態では、入力がタイヤの形状パラメータであり、出力が縦剛性、転がり抵抗および横剛性等となる。タイヤの形状パラメータの値により、縦剛性、転がり抵抗および横剛性がどのように変化するかをシミュレーションする。タイヤの形状パラメータ、縦剛性、転がり抵抗および横剛性が条件設定部20に設定される。設計変数から特性値(目的関数)を求める際に用いる非線形応答を定める。
Next, a tire simulation method according to this embodiment will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing the simulation method according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, a tire having a size of 215 / 55R17 is a simulation target.
Before the simulation, the tire shape, the tire size, and the tire pattern are set in the condition setting unit 20. As the design variable, for example, a tire shape parameter is set. As the characteristic value (objective function), longitudinal rigidity, for example, rolling resistance and lateral rigidity are set. In the present embodiment, the input is a tire shape parameter, and the output is longitudinal rigidity, rolling resistance, lateral rigidity, and the like. It simulates how the longitudinal stiffness, rolling resistance and lateral stiffness change depending on the value of the tire shape parameter. The tire shape parameters, longitudinal rigidity, rolling resistance and lateral rigidity are set in the condition setting unit 20. Define the nonlinear response to be used when obtaining the characteristic value (objective function) from the design variables.

シミュレーション方法では、図3に示すように、条件設定部20に設定された情報を用いて、モデル作成部22でメッシュモデル等のタイヤモデル40(図2参照)を作成する(ステップS10)。次に、解析部24で、タイヤモデル40(図2参照)に対して内圧充填処理を施し、最大径の情報を取得する(ステップS12)。これにより、図2に示す位置Aの位置情報を取得することができる。
次に、位置Aに対して径方向Dに所定の距離Y(mm)を与えた設定位置、すなわち、所定の距離離れた位置に路面モデル42(図2参照)を配置する(ステップS14)。これにより、図2に示すようにタイヤモデル40と路面モデル42とが所定の距離離して配置された状態となる。なお、路面モデル42は、モデル作成部22でタイヤモデル40と同時に作成しておいてもよく、位置Aの位置情報を取得する際に作成してもよい。
In the simulation method, as shown in FIG. 3, a tire model 40 (see FIG. 2) such as a mesh model is created by the model creation unit 22 using information set in the condition setting unit 20 (step S10). Next, the analysis unit 24 performs an internal pressure filling process on the tire model 40 (see FIG. 2), and acquires information on the maximum diameter (step S12). Thereby, the position information of the position A shown in FIG. 2 can be acquired.
Next, the road surface model 42 (see FIG. 2) is arranged at a set position where a predetermined distance Y (mm) is given in the radial direction D with respect to the position A, that is, a position separated by a predetermined distance (step S14). Thereby, as shown in FIG. 2, the tire model 40 and the road surface model 42 are arranged at a predetermined distance. The road surface model 42 may be created at the same time as the tire model 40 by the model creation unit 22 or may be created when the position information of the position A is acquired.

次に、解析部24で、タイヤモデル40および路面モデル42のいずれか一方を拘束し、この状態で接触解析を行う(ステップS16)。接触解析では、例えば、スキムタッチの状態を求める。
なお、接触解析後、解析部24で、上述の設定した非線形応答関係に基づいて特性値を算出する。具体的には、タイヤの形状パラメータに対する転がり抵抗と横剛性が算出され、例えば、メモリ28に記憶される。
その後、探索部26にて、特性値の演算結果に対して、特性値を目的関数とする最適化を実施し、パレート解を得る。このパレート解の算出には、例えば、遺伝的アルゴリズム、焼きなまし法(SA)および粒子群最適化(PSO)等の進化的計算手法が用いられる。得られたパレート解は、メモリ28に記憶される。
Next, the analysis unit 24 restrains either the tire model 40 or the road surface model 42, and performs contact analysis in this state (step S16). In the contact analysis, for example, a skim touch state is obtained.
After the contact analysis, the analysis unit 24 calculates a characteristic value based on the above-described nonlinear response relationship. Specifically, the rolling resistance and the lateral stiffness with respect to the tire shape parameter are calculated and stored in the memory 28, for example.
Thereafter, the search unit 26 performs optimization using the characteristic value as an objective function for the calculation result of the characteristic value to obtain a Pareto solution. For the calculation of the Pareto solution, for example, an evolutionary calculation method such as a genetic algorithm, an annealing method (SA), or a particle swarm optimization (PSO) is used. The obtained Pareto solution is stored in the memory 28.

本実施形態においては、所定の内圧を付与して内圧充填処理を施したタイヤモデル40に対して、最大外径となる位置Aから所定の距離、例えば、0mmを超え10mm未満離間した位置に路面モデル42を設定する。これにより、タイヤモデル40が路面モデル42に貫入することを抑制することができ計算の破綻が生じることがない。このため、最適化計算等の様々な形状に対して特性値を算出するような多くの繰り返し計算が必要な場合に、特に有効である。しかも、内圧充填処理を施したタイヤモデル40に対して自動的に路面モデル42が設定されるため、オペレータが内圧充填処理したタイヤモデルのインフレート形状から路面モデルの位置を設定する必要がなくなり、タイヤのシミュレーションの効率化を図ることができる。   In the present embodiment, the road surface is positioned at a predetermined distance from the position A at the maximum outer diameter, for example, greater than 0 mm and less than 10 mm, with respect to the tire model 40 subjected to the internal pressure filling process by applying a predetermined internal pressure. A model 42 is set. As a result, the tire model 40 can be prevented from penetrating into the road surface model 42, and calculation failure does not occur. For this reason, it is particularly effective when many iterative calculations such as calculation of characteristic values for various shapes such as optimization calculation are required. Moreover, since the road surface model 42 is automatically set for the tire model 40 subjected to the internal pressure filling process, it is not necessary for the operator to set the position of the road surface model from the inflation shape of the tire model subjected to the internal pressure filling process. The efficiency of tire simulation can be improved.

本実施形態においては、図2に示す2次元タイヤ断面モデルのタイヤモデル40を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、3次元タイヤモデルを用いることもできる。
図4(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態のシミュレーション方法の解析工程を示す模式図である。
図4(a)は、図2に該当するものであり、リムもコンピュータで解析可能にモデル化されており、タイヤモデル40にはリムモデル44が嵌められている。図4(a)に示す状態で、タイヤモデル40に対して路面モデル42の位置を設定し、その位置に路面モデル42を設置する。
In the present embodiment, the tire model 40 of the two-dimensional tire cross-sectional model shown in FIG. 2 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and a three-dimensional tire model can also be used.
FIGS. 4A to 4C are schematic views showing analysis steps of the simulation method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4A corresponds to FIG. 2, and the rim is modeled so that it can be analyzed by a computer. A rim model 44 is fitted to the tire model 40. In the state shown in FIG. 4A, the position of the road surface model 42 is set with respect to the tire model 40, and the road surface model 42 is installed at that position.

タイヤモデル40を、回転軸Cを対称軸として周方向に展開し、図4(b)に示すタイヤモデル46を得る。このタイヤモデル46を3次元表示すると、図4(c)に示す3次元タイヤモデル48となる。このとき、路面モデル43も3次元化する。これにより、図4(c)に示すように3次元タイヤモデル48に対して、所定の距離を与えた設定位置、すなわち、所定の距離離れた位置に3次元の路面モデル43が配置される。タイヤモデル48と路面モデル43のいずれか一方を拘束し、その状態で接触処理を実施する。   The tire model 40 is developed in the circumferential direction with the rotational axis C as the axis of symmetry, and a tire model 46 shown in FIG. 4B is obtained. When the tire model 46 is displayed three-dimensionally, a three-dimensional tire model 48 shown in FIG. 4C is obtained. At this time, the road surface model 43 is also made three-dimensional. Accordingly, as shown in FIG. 4C, the three-dimensional road surface model 43 is arranged at a set position where a predetermined distance is given to the three-dimensional tire model 48, that is, at a position away from the predetermined distance. Either the tire model 48 or the road surface model 43 is constrained, and contact processing is performed in that state.

2次元タイヤモデルを用いて、路面モデルの設定位置を決定し、その後、3次元タイヤモデルとすることにより、最初から3次元タイヤモデルを用いて路面モデルの設定位置を算出するよりも計算量を少なくでき容易に、路面モデルの位置を決定することができる。また、軸対称な2次元タイヤモデルを周方向に展開して3次元タイヤモデルとするため、計算負荷を少なくすることができ、計算処理の効率化を図ることができる。   By using the two-dimensional tire model, the setting position of the road surface model is determined, and then the three-dimensional tire model is used, so that the calculation amount is larger than the calculation of the setting position of the road surface model using the three-dimensional tire model from the beginning. The position of the road surface model can be determined easily with less. Further, since the axially symmetric two-dimensional tire model is developed in the circumferential direction to form a three-dimensional tire model, the calculation load can be reduced and the calculation process can be made more efficient.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図5は、本発明の第2の実施形態のシミュレーション方法を示すフローチャートである。
本実施形態のシミュレーション方法は、図3に示す第1の実施形態のシミュレーション方法に比して、接触解析の対象となるタイヤモデルが複数あり、全てのタイヤモデルについて接触処理する(ステップS18)点が異なり、それ以外の工程(ステップS10〜ステップS16)は、図3に示す第1の実施形態のシミュレーション方法と同じであるため、その詳細な説明は省略する。なお、条件設定部20に予め複数のタイヤモデルのタイヤのサイズ、タイヤを構成する各部材の大きさ、配置位置および弾性係数等の物理特性等の各種の条件および情報が入力されてメモリ28に記憶される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing a simulation method according to the second embodiment of the present invention.
Compared with the simulation method of the first embodiment shown in FIG. 3, the simulation method of the present embodiment has a plurality of tire models to be subjected to contact analysis, and the contact processing is performed for all tire models (step S18). The other steps (steps S10 to S16) are the same as the simulation method of the first embodiment shown in FIG. Various conditions and information such as the tire size of a plurality of tire models, the size of each member constituting the tire, the physical position such as the arrangement position and the elastic coefficient, and the like are input to the condition setting unit 20 in advance and are input to the memory 28. Remembered.

具体的には、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータで解析可能なタイヤモデルを作成し(ステップS10)、それぞれのタイヤモデルに対して内圧充填処理を施した後、各タイヤモデルの径方向D(図2参照)における最大の位置A(図2参照)の位置情報を取得する(ステップS12)。最大位置の位置情報に基づいて、その最大位置から所定の距離を与えた設定位置、すなわち、所定の距離離れた位置に、コンピュータで解析可能な路面モデルを作成し(ステップS14)、接触解析を実行する(ステップS16)。上記ステップS10〜ステップS16を接触解析の対象となる全てのタイヤモデルに対して実施するまで繰り返し行う(ステップS18)。   Specifically, in the simulation method of the present embodiment, tire models that can be analyzed by a computer are created (step S10), and after the internal pressure filling process is performed on each tire model, the radial direction D of each tire model is set. The position information of the maximum position A (see FIG. 2) in (see FIG. 2) is acquired (step S12). Based on the position information of the maximum position, a road surface model that can be analyzed by a computer is created at a set position given a predetermined distance from the maximum position, that is, a position separated by a predetermined distance (step S14), and contact analysis is performed. Execute (step S16). Steps S10 to S16 are repeated until all tire models to be subjected to contact analysis are executed (step S18).

本実施形態では、形状および構造等の異なるタイヤモデルを少なくとも2つ、すなわち、複数作成して、各タイヤモデルの計算を行う場合、内圧充填処理したタイヤモデルのインフレート形状からオペレータが路面モデルの位置を調整することなく、自動設定されるため、計算の破綻を防ぎつつ、シミュレーションの効率化を図ることができる。このように複数のタイヤモデルについて計算を行う場合に本発明は、特に有効である。   In the present embodiment, at least two tire models having different shapes and structures, that is, a plurality of tire models are created, and calculation of each tire model is performed. Since the automatic setting is performed without adjusting the position, the efficiency of the simulation can be improved while preventing the calculation from being broken. Thus, the present invention is particularly effective when performing calculations for a plurality of tire models.

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のシミュレーション方法、その装置およびプログラムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。   The present invention is basically configured as described above. Although the simulation method, apparatus, and program of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements or modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. Of course.

以下、本発明のシミュレーション方法の効果について具体的に説明する。
本実施例では、実施例1〜4および比較例1、ならびに基準例のシミュレーション方法でタイヤの縦剛性を計算し、そのときの計算の破綻および計算時を調べて、本発明のシミュレーション方法の効果を確認した。
Hereinafter, the effect of the simulation method of the present invention will be specifically described.
In this example, the longitudinal rigidity of the tire is calculated by the simulation methods of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 and the reference example, and the failure of the calculation and the time of calculation are examined to determine the effect of the simulation method of the present invention. It was confirmed.

本実施例では、タイヤサイズ215/55R17のタイヤモデルを基準として、形状パラメータである外径の変化量および幅の変化量を設計変数として実験計画に従い作成した全ての解析対象タイヤモデルの縦剛性を、有限要素法(FEM)を用いて算出する解析を行い、計算が収束した数および計算に要する時間の比較を行った。
なお、実験計画手法として、ラテン超方格法を用いて計画行列、すなわち、設計変数の組合せを作成した。そして、各行列における設計変数の組合せに従い、それらの形状の線形和から50ケースのランダムなタイヤ形状を表現し、それらを解析対象タイヤモデルとして解析を行った。
外径の変化については、図6(a)に示すように、基準となるタイヤサイズ215/55R17のタイヤモデル50を径方向Dに設計変数としてパラメトリックに外径を変化させたタイヤモデル52を用いる。また、幅の変化については、図6(b)に示すように、基準となるタイヤサイズ215/55R17のタイヤモデル50を幅方向Wに設計変数としてパラメトリックに幅を変化させたタイヤモデル54を用いる。
In this example, the longitudinal stiffness of all the tire models to be analyzed created according to the experiment plan with the change amount of the outer diameter and the change amount of the width, which are the shape parameters, as design variables based on the tire model of the tire size 215 / 55R17. An analysis was performed using the finite element method (FEM), and the number of calculations converged and the time required for the calculations were compared.
As an experimental design method, a design matrix, that is, a combination of design variables, was created using the Latin hypersquare method. And according to the combination of the design variables in each matrix, 50 cases of random tire shapes were expressed from the linear sum of those shapes, and analyzed as tire models to be analyzed.
As for the change of the outer diameter, as shown in FIG. 6A, a tire model 52 in which the outer diameter is changed parametrically using the tire model 50 of the reference tire size 215 / 55R17 as a design variable in the radial direction D is used. . As for the change in width, as shown in FIG. 6B, a tire model 54 in which the width is changed parametrically using the tire model 50 of the reference tire size 215 / 55R17 as a design variable in the width direction W is used. .

以下、実施例1〜4および比較例1、ならびに基準例について説明する。
基準例は、最初から3次元タイヤモデルおよび3次元の路面モデルを用いた。基準例のシミュレーション手順としては、まず、3次元タイヤモデルおよび3次元の路面モデルを作成し、その後、3次元の路面モデルの位置を設定して、3次元の路面モデルを設定位置に配置し、接地計算を実施した。その後、FEMで縦剛性を算出した。
以上の手順を上述の50ケースについて行った。なお、路面モデルの位置は、基準モデルの外径+1mmとし、ケース毎に変えることなく、50ケースで一律とした。
Hereinafter, Examples 1 to 4, Comparative Example 1, and a reference example will be described.
As a reference example, a three-dimensional tire model and a three-dimensional road surface model were used from the beginning. As a simulation procedure of the reference example, first, a three-dimensional tire model and a three-dimensional road surface model are created, and then the position of the three-dimensional road surface model is set, and the three-dimensional road surface model is arranged at the set position. Grounding calculation was performed. Thereafter, the longitudinal rigidity was calculated by FEM.
The above procedure was performed for the above-mentioned 50 cases. In addition, the position of the road surface model was set to the outer diameter of the reference model + 1 mm, and was uniform in 50 cases without changing from case to case.

比較例1は、最初から3次元タイヤモデルおよび3次元の路面モデルを用いた。比較例1のシミュレーション手順としては、まず、3次元タイヤモデルおよび3次元の路面モデルを作成し、その後、3次元の路面モデルの位置を予め大きく離れた位置に設定して、3次元の路面モデルを設定位置に配置し、接地計算を実施した。その後、FEMで縦剛性を算出した。
以上の手順を上述の50ケースについて行った。なお、路面モデルの位置は、基準モデルの外径+50mmとし、ケース毎に変えることなく、50ケースで一律とした。
In Comparative Example 1, a three-dimensional tire model and a three-dimensional road surface model were used from the beginning. As a simulation procedure of Comparative Example 1, first, a three-dimensional tire model and a three-dimensional road surface model are created, and then the position of the three-dimensional road surface model is set to a position that is largely separated in advance. Was placed at the set position and the ground contact calculation was performed. Thereafter, the longitudinal rigidity was calculated by FEM.
The above procedure was performed for the above-mentioned 50 cases. In addition, the position of the road surface model was set to the outer diameter of the reference model +50 mm, and was uniform in 50 cases without changing from case to case.

実施例1は、最初から3次元タイヤモデルおよび3次元の路面モデルを用いた。実施例1のシミュレーション手順としては、3次元タイヤモデルおよび3次元の路面モデルを作成し、3次元タイヤモデルに対して内圧充填処理を施してインフレート状態とし、路面モデルの位置をインフレート時外径+1mmに設定した。そして、3次元の路面モデルを設定位置に配置し、接地計算を実施し、その後、FEMで縦剛性を算出した。   In Example 1, a three-dimensional tire model and a three-dimensional road surface model were used from the beginning. As a simulation procedure of the first embodiment, a three-dimensional tire model and a three-dimensional road surface model are created, an internal pressure filling process is performed on the three-dimensional tire model, and an inflated state is set. The diameter was set to +1 mm. Then, a three-dimensional road surface model was placed at the set position, the ground contact calculation was performed, and then the longitudinal rigidity was calculated by FEM.

実施例2は、実施例1に比して、3次元の路面モデルの位置を、インフレート時外径+8mmに設定した点以外は、実施例1と同様にしてシミュレーションしたため、その詳細な説明は省略する。
実施例3は、実施例1に比して、3次元の路面モデルの位置を、インフレート時外径+15mmに設定した点以外は、実施例1と同様にしてシミュレーションしたため、その詳細な説明は省略する。
実施例4は、2次元軸対称タイヤモデルを用いた。実施例4のシミュレーション手順としては、2次元軸対称モデルを作成し、この2次元軸対称タイヤモデルに対して、内圧充填処理を施してインフレート状態とし、路面モデルの位置をインフレート時外径+1mmに設定した。そして、インフレート状態で2次元軸対称タイヤモデルを周方向に展開して3次元タイヤモデルを作成した。そして、接地計算を実施し、その後、FEMで縦剛性を算出した。
Since the second embodiment was simulated in the same manner as the first embodiment except that the position of the three-dimensional road surface model was set to the inflation outer diameter +8 mm as compared with the first embodiment, the detailed description thereof is as follows. Omitted.
Since the third embodiment was simulated in the same manner as in the first embodiment except that the position of the three-dimensional road surface model was set to the outer diameter +15 mm at the time of inflation as compared with the first embodiment, the detailed description thereof is as follows. Omitted.
In Example 4, a two-dimensional axisymmetric tire model was used. As a simulation procedure of the fourth embodiment, a two-dimensional axisymmetric model is created, and an internal pressure filling process is performed on the two-dimensional axisymmetric tire model so as to be in an inflated state. Set to +1 mm. Then, a two-dimensional axisymmetric tire model was developed in the circumferential direction in an inflated state to create a three-dimensional tire model. Then, the ground contact calculation was performed, and then the longitudinal rigidity was calculated by FEM.

実施例1〜4および比較例1、ならびに基準例におけるタイヤの縦剛性の計算の収束ケース数と、計算時間を下記表1に示す。
収束ケース数は、50ケースのうち、いくつ計算が破綻したかを示す。50ケースのうち、計算が破綻したものがなければ、50/50と表記する。なお、タイヤモデルの径方向の最大位置が路面モデルに貫入したものを計算が破綻したとした。具体的には、本実施例では、接触解析のプログラムに、最大位置が路面モデルに貫入した場合に計算を実行させないエラートラップを設けておき、このエラートラップが働いた場合を、計算が破綻したとし、収束ケース数には数えない。
計算時間は、全ての計算時間を収束ケース数で割った平均時間とした。基準例の計算時間を100とした指数で示した。なお、基準例では、43ケース、計算を実行しているので、43ケースの平均時間である。
Table 1 below shows the number of convergence cases and the calculation time for calculating the longitudinal stiffness of the tires in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 and the reference example.
The number of convergence cases indicates how many calculations have failed among the 50 cases. If there is no calculation out of 50 cases, it is expressed as 50/50. The calculation failed when the maximum radial position of the tire model penetrated the road surface model. Specifically, in this embodiment, the contact analysis program has an error trap that does not execute the calculation when the maximum position penetrates the road surface model, and the calculation fails when this error trap works. And not counted in the number of convergence cases.
The calculation time was an average time obtained by dividing all the calculation times by the number of convergence cases. It was shown as an index with the calculation time of the reference example as 100. In the reference example, since 43 cases are calculated, the average time is 43 cases.

Figure 0006349723
Figure 0006349723

上記表1に示すように、実施例1〜4は、50ケースのタイヤモデルに対して縦剛性を計算したが、いずれも計算が破綻するものがなかった。また、計算時間についても基準例よりも短いか同程度であった。このように本発明のシミュレーション方法では、計算の破綻を防止することと計算時間の短縮を両立することができた。特に、実施例4のように、2次元軸対称タイヤモデルに対して、内圧充填処理を施して、路面モデルの位置を設定した後、2次元軸対称タイヤモデルを周方向に展開して3次元タイヤモデルを作成した場合には、計算時間をより一層短縮することができる。
一方、比較例1は、計算の破綻はないものの、計算時間が大幅に要した。なお、基準例は上述のようにタイヤモデルが路面モデルに貫入することによる計算の破綻が多い。
As shown in Table 1 above, in Examples 1 to 4, the longitudinal stiffness was calculated for a 50-case tire model, but none of the calculations failed. Also, the calculation time was shorter or comparable to that of the reference example. As described above, in the simulation method of the present invention, it was possible to both prevent calculation failure and shorten the calculation time. In particular, as in Example 4, the two-dimensional axisymmetric tire model is subjected to internal pressure filling processing to set the position of the road surface model, and then the two-dimensional axisymmetric tire model is developed in the circumferential direction to be three-dimensional. When a tire model is created, the calculation time can be further shortened.
On the other hand, although Comparative Example 1 did not fail in calculation, the calculation time required a great deal. In the reference example, as described above, there are many calculation failures due to the tire model penetrating the road surface model.

10 シミュレーション装置(処理装置)
12 処理部
14 入力部
16 表示部
20 条件設定部
22 モデル作成部
24 解析部
26 探索部
28 メモリ
30 表示制御部
32 制御部
40、100 タイヤモデル
42、110 路面モデル
44 リムモデル
46 タイヤモデル
48 3次元タイヤモデル
10 Simulation device (processing device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Processing part 14 Input part 16 Display part 20 Condition setting part 22 Model preparation part 24 Analysis part 26 Search part 28 Memory 30 Display control part 32 Control part 40,100 Tire model 42,110 Road surface model 44 Rim model 46 Tire model 48 Three-dimensional Tire model

Claims (9)

コンピュータがタイヤについて、コンピュータで解析可能なタイヤモデルを作成する作成工程と、
前記コンピュータが前記タイヤモデルに内圧充填処理を施し、前記タイヤモデルの径方向において最大となる位置の位置情報を取得する位置情報取得工程と、
前記コンピュータが前記タイヤが接触する路面について、コンピュータで解析可能な路面モデルを作成し、前記位置情報に基づいて前記タイヤモデルの最大の位置から前記径方向に、0mmを超え10mm未満の距離を与えた設定位置の設定位置情報を求め、この設定位置情報に基づき、前記設定位置に前記路面モデルを設定する設定工程と、
前記コンピュータが前記タイヤモデルの回転軸および前記路面モデルのいずれか一方を拘束して接触解析を行う解析工程とを有することを特徴とするタイヤのシミュレーション方法。
Computer for the tire, a creation step of creating a parsable tire model in the computer,
A position information acquisition step in which the computer performs an internal pressure filling process on the tire model and acquires position information of a position that is maximum in a radial direction of the tire model;
The computer creates a road surface model that can be analyzed by the computer for the road surface that the tire contacts, and gives a distance of more than 0 mm and less than 10 mm in the radial direction from the maximum position of the tire model based on the position information. A setting step of obtaining setting position information of the set position and setting the road surface model at the setting position based on the setting position information;
A tire simulation method, comprising: an analysis step in which the computer performs contact analysis by constraining one of the rotation axis of the tire model and the road surface model.
前記コンピュータが前記作成工程で、前記タイヤの形状または構造を変えた、前記タイヤモデルを少なくとも2つ作成し、
前記コンピュータが前記位置情報取得工程で、各タイヤモデルについて、それぞれ設定位置情報を取得し、
前記コンピュータが前記設定工程で、前記各設定位置情報に基づき、前記路面モデルを設定し、
前記コンピュータによる前記解析工程は、各タイヤモデルについて、それぞれ接触解析を行う請求項1に記載のタイヤのシミュレーション方法。
In the creation step, the computer creates at least two tire models in which the shape or structure of the tire is changed,
In the position information acquisition step, the computer acquires set position information for each tire model,
In the setting step, the computer sets the road surface model based on the set position information,
The tire simulation method according to claim 1, wherein the analysis step by the computer performs contact analysis for each tire model.
前記コンピュータが前記作成工程で、前記タイヤモデルとして2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを作成し、
前記コンピュータが前記設定工程で、前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルに対して、前記路面モデルを設定し、
前記コンピュータによる前記解析工程では、前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを周方向に展開して得られる3次元タイヤモデルを用いて接触解析を行う請求項1または2に記載のタイヤのシミュレーション方法。
In the creation step, the computer creates a two-dimensional axisymmetric tire cross-sectional model as the tire model,
In the setting step, the computer sets the road surface model for the two-dimensional axisymmetric tire cross-section model,
The tire simulation method according to claim 1 or 2, wherein in the analysis step by the computer, contact analysis is performed using a three-dimensional tire model obtained by developing the two-dimensional axisymmetric tire cross-sectional model in the circumferential direction. .
設計変数として少なくとも前記タイヤの形状を変化させる因子を含み、目的関数として少なくとも前記タイヤの物理特性を含み、前記解析工程で、前記接触解析後、前記設計変数を用いて前記タイヤの物理特性を目的関数とする最適化計算を実施し、前記タイヤの物理量を算出する請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤのシミュレーション方法。   The design variable includes at least a factor that changes the shape of the tire, and includes at least the physical characteristics of the tire as an objective function. After the contact analysis in the analysis step, the physical characteristics of the tire are determined using the design variables. The tire simulation method according to claim 1, wherein optimization calculation as a function is performed to calculate a physical quantity of the tire. タイヤについて、コンピュータで解析可能なタイヤモデルと、前記タイヤが接触する路面について、コンピュータで解析可能な路面モデルを作成するモデル作成部と、
前記タイヤモデルに所定の内圧を付与して内圧充填処理を施すとともに、前記タイヤモデルの回転軸および前記路面モデルのいずれか一方を拘束して接触解析を行う解析部と
前記内圧充填処理された前記タイヤモデルの径方向において最大となる位置の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報に基づいて前記タイヤモデルの最大の位置から前記径方向に、0mmを超え10mm未満の距離を与えた設定位置の設定位置情報を求め、この設定位置情報に基づき、前記設定位置に前記路面モデルを設定する設定部とを有することを特徴とするタイヤのシミュレーション装置。
A tire model that can be analyzed by a computer for a tire, and a model creation unit that creates a road surface model that can be analyzed by a computer for the road surface that the tire contacts,
An internal pressure filling process is performed by applying a predetermined internal pressure to the tire model, and an analysis unit that performs contact analysis by constraining either the rotation axis of the tire model or the road surface model, and the internal pressure filling process A position information acquisition unit that acquires position information of a position that is maximum in the radial direction of the tire model;
Based on the position information, setting position information of a setting position that gives a distance of more than 0 mm and less than 10 mm in the radial direction from the maximum position of the tire model is obtained, and based on the setting position information, the setting position information A tire simulation apparatus comprising: a setting unit that sets a road surface model.
前記モデル作成部は、前記タイヤの形状または構造を変えた、前記タイヤモデルを少なくとも2つ作成するものであり、
前記位置情報取得部は、各タイヤモデルについて、それぞれ設定位置情報を取得するものであり、
前記設定部は、前記各設定位置情報に基づき、前記路面モデルを設定するものであり、
前記解析部は、各タイヤモデルについて、それぞれ接触解析を行う請求項5に記載のタイヤのシミュレーション装置。
The model creation unit creates at least two tire models in which the shape or structure of the tire is changed,
The position information acquisition unit acquires set position information for each tire model,
The setting unit is configured to set the road surface model based on the set position information.
The tire simulation device according to claim 5, wherein the analysis unit performs contact analysis for each tire model.
前記モデル作成部は、前記タイヤモデルとして2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを作成し、さらに前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルを周方向に展開して得られる3次元タイヤモデルを作成するものであり、
前記設定部は、前記2次元の軸対称のタイヤ断面モデルに対して、前記路面モデルを設定するものであり、
前記解析部は、前記3次元タイヤモデルを用いて接触解析を行う請求項5または6に記載のタイヤのシミュレーション装置。
The model creation unit creates a two-dimensional axisymmetric tire section model as the tire model, and further creates a three-dimensional tire model obtained by developing the two-dimensional axisymmetric tire section model in the circumferential direction. Is,
The setting unit sets the road surface model for the two-dimensional axisymmetric tire cross-sectional model,
The tire simulation device according to claim 5 or 6, wherein the analysis unit performs contact analysis using the three-dimensional tire model.
設計変数として少なくとも前記タイヤの形状を変化させる因子を含み、目的関数として少なくとも前記タイヤの物理特性を含み、前記解析部は、前記接触解析後、前記設計変数を用いて前記タイヤの物理特性を目的関数とする最適化計算を実施し、前記タイヤの物理量を算出する請求項5〜7のいずれか1項に記載のタイヤのシミュレーション装置。   The design variable includes at least a factor that changes the shape of the tire, and includes at least the physical characteristics of the tire as an objective function. The analysis unit uses the design variables to determine the physical characteristics of the tire after the contact analysis. The tire simulation apparatus according to claim 5, wherein optimization calculation as a function is performed to calculate a physical quantity of the tire. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤのシミュレーション方法の各工程を手順としてコンピュータに実行させるためのプログラム。   The program for making a computer perform each process of the simulation method of the tire of any one of Claims 1-4 as a procedure.
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