JP2008230375A - Method, device and program for creating analytic model of tire cord - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To analyze a tire cord with high accuracy in an analysis and the like of a tire. <P>SOLUTION: When a tire cord for modeling which is created as an analytic model is specified in S200 (S200), a two-dimensional model, in which filament (cross section) of each layer in each twisted direction is divided by elements and a circumscribed shape surrounding the circumference and contact elements are determined, is created (S202). The two-dimensional model is developed while being twisted and rotated in the longitudinal direction in sequence from an inner layer toward outer layer, and a three-dimensional shape is created (S204) to obtain the analytical model, by associating the contact elements between an inscribed shape and a circumscribed shape so as to make adjacent layers contact each other in accordance with contact conditions which specify the limit of relative movement between the elements. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車等に使用されるタイヤを数値解析するときに用いられるタイヤコードに係るタイヤコードの解析モデル作成方法、装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a tire code analysis model creation method, apparatus, and program for a tire code used when numerically analyzing a tire used in an automobile or the like.

タイヤ挙動についての解析は、実際に設計・製造したタイヤを計測したり自動車に装着して得た性能試験結果を用いたりしたものから、計算機(コンピュータ)環境の発達に伴って、計算機上でシミュレーションによって実現できるようになってきている。このタイヤ挙動をシミュレーションによって解析する主要な方法としては、有限要素法(FEM)等の数値解析手法が主に用いられている。FEMは、構造体を有限個の要素でモデル化して、コンピュータを用いて構造体の挙動を解析する手法であり、その特徴から構造体を有限個の要素に分割する(以下、メッシュ分割、または要素分割という。)ことが必要である。予測精度の高いタイヤ挙動をシミュレーションするためには、有限個の要素で構成されるシミュレーション用のタイヤモデル(数値データから構成されている)を如何に実際のタイヤ形状と同じように製作するかが重要である。   The analysis of tire behavior is based on the results of measuring the tires actually designed and manufactured and using the results of performance tests obtained by mounting them on automobiles. Can now be realized. As a main method for analyzing the tire behavior by simulation, a numerical analysis method such as a finite element method (FEM) is mainly used. FEM is a technique of modeling a structure with a finite number of elements and analyzing the behavior of the structure using a computer, and divides the structure into a finite number of elements from its features (hereinafter referred to as mesh division or Element division). In order to simulate tire behavior with high prediction accuracy, how to produce a tire model for simulation (consisting of numerical data) composed of a finite number of elements in the same way as the actual tire shape is important.

ところで、タイヤは、ゴム材料はもとより、タイヤコードを数多く含んで構成されている。このタイヤコードは、複数の芯(フィラメント)が複雑に撚られて束ねられて形成されて用いられる。そこで、タイヤをFEMによりシミュレーションするときにはタイヤコードの部分もモデル化することが好ましい。タイヤコードのモデル化を可能とする技術には、タイヤコードを等価な剛性を有するように簡素化してモデル化する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−102424号公報
By the way, the tire is configured to include many tire cords as well as a rubber material. This tire cord is used by forming a plurality of cores (filaments) in a complex twisted manner. Therefore, it is preferable to model the tire cord portion when the tire is simulated by FEM. As a technique that enables modeling of a tire cord, a technique that simplifies and models a tire cord so as to have equivalent rigidity is known (for example, see Patent Document 1).
JP 2004-102424 A

しかしながら、タイヤコードを等価な剛性を有するように簡素化したモデルに置き換えることでは、高精度の解析が困難である。すなわち、タイヤをモデル化する場合、タイヤ断面の要素を3次元展開してモデル化することが多い。ところが、タイヤコードは、数本の針金や繊維等のフィラメントが複数撚られながら束なって構成されていることが普通であり、この1本1本のフィラメントの撚り方向は様々であり、これを考慮しつつタイヤコードの断面からそのまま丁寧に有限要素モデル化することは複雑かつ要素数の増大を招き、事実上は不可能である。   However, it is difficult to perform highly accurate analysis by replacing the tire cord with a model simplified so as to have equivalent rigidity. That is, when modeling a tire, the tire cross-section elements are often modeled by three-dimensional development. However, tire cords are usually constructed by bundling a plurality of filaments, such as several wires or fibers, and the twist direction of each filament is various. Careful finite element modeling from the cross-section of the tire cord while considering it is complicated and increases the number of elements, which is virtually impossible.

本発明は、上記事実を考慮して、有限要素法(FEM)等の数値解析手法によるタイヤの解析等において、計算上でタイヤコードの解析を高精度で実施することを可能とするタイヤコードの解析モデル作成方法、装置、及びプログラムを得ることが目的である。   In consideration of the above-described facts, the present invention provides a tire cord that enables a tire code to be analyzed with high accuracy in calculation in a tire analysis by a numerical analysis method such as a finite element method (FEM). It is an object to obtain an analysis model creation method, apparatus, and program.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成方法であって、前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する工程と、前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する工程と、前記第1層に隣接する外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する工程と、前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する工程と、前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、前記設定した接触要素に対応する、前記第1層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の内周の要素、および前記第2層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第1層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a method for creating an analysis model of a tire code that constitutes a part of a tire model used to calculate a tire corresponding to a numerical calculation model, When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twisting direction of the filament elements, the inside of the classification layers A step of defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the first layer, and a longitudinal direction while twisting the first two-dimensional region in a corresponding twisting direction. Forming a first layer divided into predetermined division elements that can be numerically calculated while three-dimensionally developing, and a longitudinal direction of an outer second layer adjacent to the first layer, The step of defining a second two-dimensional region including at least the filament element cross-sectional shape in the direction of the difference, and the second two-dimensional region can be numerically calculated while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction Forming a second layer divided by a predetermined division element, setting a contact element on at least one of an outer circumference of the first two-dimensional area and an inner circumference of the second two-dimensional area, and the setting Corresponding to the contact element on the outer periphery of the first layer, the inner peripheral element of the second layer in contact with the contact element, and the contact element on the inner periphery of the second layer and the contact element. And setting and associating at least one of the elements on the outer periphery of the first layer with a contact condition defining a restriction on relative movement between the elements.

請求項2の発明は、請求項1に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法であって、前記接触要素は周面の少なくとも一部の面で設定され、前記関連付けは前記少なくとも一部の面に対応する周面の少なくとも一部の面であることを特徴とする。   The invention of claim 2 is the tire cord analysis model creation method according to claim 1, wherein the contact element is set on at least a part of a peripheral surface, and the association is on the at least part of the surface. It is a surface of at least a part of the corresponding peripheral surface.

請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法であって、前記第2層に隣接する外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第3の2次元領域を設定する工程と、前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、前記第2の2次元領域の外周および前記第3の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、をさらに含むことを特徴とする。   The invention of claim 3 is the tire cord analysis model creation method according to claim 1 or claim 2, wherein the outer third layer adjacent to the second layer has a filament in a direction intersecting the longitudinal direction. A step of setting a third two-dimensional region including at least an element cross-sectional shape, and a predetermined divided element capable of numerical calculation while developing the third two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twist direction. Corresponding to the step of forming the divided third layer, the step of setting a contact element on at least one of the outer periphery of the second two-dimensional region and the inner periphery of the third two-dimensional region, and the set contact element The outer peripheral contact element of the second layer, the inner peripheral element of the third layer in contact with the contact element, and the inner peripheral contact element of the third layer and the second layer in contact with the contact element At least one of the peripheral elements of For it, characterized in that it further comprises a step of associating sets the contact conditions specified limits relative movement between the elements, the.

なお、本発明は、中心から外側に向かい3層を超える複数の分類層で構成されるタイヤコードに適用することができる。すなわち、請求項3を4層から最外層の分類層まで繰り返し適用する、もしくは、複数の分類層の最外層または途中の層に適用すればよい。例えば、n(nは4以上の自然数)個の分類層で構成されるタイヤコードは、第1層から第n層まで順次隣接して構成される。そこで、第4層以降の各層(第k層:3<k<n)について、第(k−1)層を第3層としかつ第(k−2)層を第2層と置き換えることで、各層について本発明を適用することができる。この場合、第1層から第n層までの全ての層の各々に本発明を適用することに限定されない。すなわち、第1層から第n層までの途中の第k番目(3<k<n)の分類層にのみ本発明を適用することができる。   The present invention can be applied to a tire cord composed of a plurality of classification layers exceeding three layers from the center toward the outside. That is, the third aspect may be repeatedly applied from the fourth layer to the outermost classification layer, or may be applied to the outermost layer or a middle layer of the plurality of classification layers. For example, a tire cord composed of n (n is a natural number of 4 or more) classification layers is sequentially adjacent from the first layer to the n-th layer. Therefore, for each layer after the fourth layer (kth layer: 3 <k <n), by replacing the (k-1) layer with the third layer and the (k-2) layer with the second layer, The present invention can be applied to each layer. In this case, the present invention is not limited to the application to all the layers from the first layer to the n-th layer. That is, the present invention can be applied only to the kth (3 <k <n) classification layer in the middle from the first layer to the nth layer.

また、本発明は、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。すなわち、複数の分類層で構成されるタイヤコードを、単一層と定義することにより、本発明を、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。   Further, the present invention can be applied to a tire cord group constituted by bundling a plurality of tire cords constituted by a plurality of classification layers or a tire cord group constituted by twisting a plurality. That is, by defining a tire cord composed of a plurality of classification layers as a single layer, the present invention can be applied to a tire cord group configured by twisting a plurality of tire cords composed of a plurality of classification layers. it can.

請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法であって、前記2次元領域は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成されることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is the tire cord analysis model creation method according to any one of the first to third aspects, wherein the two-dimensional region includes each region of a filament element and a filler. It is characterized by being.

請求項5の発明は、 タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成装置であって、前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、前記第1層に隣接する外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する設定手段と、前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける関連付け手段と、を備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is a tire cord analysis model creation device that constitutes a part of a tire model used to calculate a tire corresponding to a numerical computation model, wherein the tire cord includes a plurality of filament elements. When formed of a plurality of classification layers from the center toward the outside corresponding to the twisting direction of the filament element, the inner first layer of the classification layers is arranged in the longitudinal direction. First definition means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting with the first two-dimensional region, and three-dimensionally developing the first two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction. The first forming means for forming the first layer divided into predetermined division elements that can be numerically calculated, and the outer second layer adjacent to the first layer intersect with the longitudinal direction. Second definition means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in the direction, and numerical calculation while three-dimensionally developing the second two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction A second forming means for forming a second layer divided by possible predetermined dividing elements, and a setting for setting contact elements on at least one of an outer circumference of the first two-dimensional area and an inner circumference of the second two-dimensional area Means, an outer peripheral contact element of the second layer corresponding to the set contact element, an inner peripheral element of the third layer in contact with the contact element, and an inner peripheral contact element of the third layer An association means for setting and associating at least one of the outer peripheral elements of the second layer contacting the contact element with a contact condition defining a restriction of relative movement between the elements; To do.

請求項6の発明は、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデルを作成するためのコンピュータを、前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、前記第1層に隣接する外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する設定手段と、前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける関連付け手段と、として機能させるタイヤコードの解析モデル作成プログラムである。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a computer for creating an analysis model of a tire code constituting a part of a tire model used for calculating a tire corresponding to a numerical calculation model, wherein the tire code includes a plurality of filaments. When the elements are formed by being bundled while being twisted in a predetermined direction and composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twisting direction of the filament element, the inner first layer of the classification layers, First definition means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction, and three-dimensional in the longitudinal direction while twisting the first two-dimensional region in a corresponding twisting direction. A first forming means for forming a first layer divided into predetermined dividing elements that can be numerically calculated while being expanded, and an outer second layer adjacent to the first layer, A second definition means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting with the second element, and three-dimensionally developing the second two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction. A second forming means for forming a second layer divided by predetermined dividing elements capable of numerical calculation, and a contact element on at least one of an outer periphery of the first two-dimensional region and an inner periphery of the second two-dimensional region Setting means for setting, contact elements on the outer periphery of the second layer corresponding to the set contact elements, elements on the inner periphery of the third layer in contact with the contact elements, and elements on the inner periphery of the third layer A tire core that functions as an association means for setting and associating a contact condition that defines a restriction on relative movement between each of the contact elements and at least one of the outer peripheral elements of the second layer contacting the contact elements Is a model creation program of analysis.

以上説明したように本発明によれば、タイヤコードを構成する分類層の周に接触要素を設定し、この接触要素に基づいて隣接層が相対的な移動の制限を規定する接触条件を定めるので、各層を相対的に移動させることができ、フィラメントが複数撚られながら束ねて複雑に構成されるタイヤコードであっても、容易に解析可能なタイヤコードの解析モデルを提供でき、効率的なタイヤ開発を実現できる、という効果がある。   As described above, according to the present invention, the contact element is set around the classification layer constituting the tire cord, and the contact condition for the adjacent layer to regulate the relative movement is determined based on the contact element.・ Each tire cord can be moved relatively, and a tire cord analysis model that can be easily analyzed even if the tire cord is complicatedly formed by bundling a plurality of filaments while being twisted can provide an efficient tire There is an effect that development can be realized.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、タイヤの挙動解析のための解析モデルの作成に本発明を適用したものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to creation of an analysis model for tire behavior analysis.

(装置構成)
図1にはタイヤコードの解析モデルを作成すると共に作成した解析モデルを用いてタイヤの挙動シミュレーションを実施するためのパーソナルコンピュータの概略が示されている。このパーソナルコンピュータは、データ等を入力するためのキーボード10、予め記憶された処理プログラムに従ってタイヤの性能を予測するコンピュータ本体12、及びコンピュータ本体12の演算結果等を表示するCRT14から構成されている。
(Device configuration)
FIG. 1 shows an outline of a personal computer for creating a tire code analysis model and executing a tire behavior simulation using the created analysis model. The personal computer includes a keyboard 10 for inputting data and the like, a computer main body 12 that predicts tire performance according to a pre-stored processing program, and a CRT 14 that displays calculation results of the computer main body 12 and the like.

なお、コンピュータ本体12には、記録媒体としてのフレキシブルディスク(FD)が挿抜可能なフレキシブルディスクユニット(FDU)を備えている。なお、後述する処理ルーチン等は、FDUを用いてフレキシブルディスクFDに対して読み書き可能である。従って、後述するプログラムや処理ルーチンは、予めFDに記録しておき、FDUを介してFDに記録された処理プログラムを実行してもよい。また、コンピュータ本体12にハードディスク装置等の大容量記憶装置(図示省略)を接続し、FDに記録された処理プログラムを大容量記憶装置(図示省略)へ格納(インストール)して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、CD−ROMやDVD等の光ディスクや、MD,MO等の光磁気ディスクがあり、これらを用いるときには、上記FDUに代えてまたはさらに、対応する装置を用いればよい。また、パーソナルコンピュータの他に、ワークステーションやスーパーコンピュータをタイヤ解析に用いてもよいことは勿論である。   The computer main body 12 includes a flexible disk unit (FDU) into which a flexible disk (FD) as a recording medium can be inserted and removed. Note that processing routines and the like described later can be read from and written to the flexible disk FD using the FDU. Therefore, a program and a processing routine to be described later may be recorded in the FD in advance, and the processing program recorded in the FD may be executed via the FDU. Further, a mass storage device (not shown) such as a hard disk device is connected to the computer main body 12, and the processing program recorded on the FD is stored (installed) in the mass storage device (not shown) and executed. Also good. As the recording medium, there are optical disks such as CD-ROM and DVD, and magneto-optical disks such as MD and MO. When these are used, a corresponding device may be used instead of or in addition to the FDU. In addition to a personal computer, a workstation or a super computer may be used for tire analysis.

(タイヤコード)
まず、タイヤに含まれるタイヤコード、特にスチールコードは、複数の細いコード(以下、フィラメントという。)を撚り合せて1本のタイヤコードになっている。この場合、複数本のフィラメントを撚り合せてできたタイヤコードを第1層(単層撚り)タイヤコードとして、その周囲に第2層のフィラメントを撚り合せて2層撚りのタイヤコードを作ることができる。このとき、第1層と第2層では撚り合せる回転方向を逆にすることが行われる。また撚りのピッチ、フィラメント径は第1層目と第2層で同一とは限らない。これを繰り返すことで複数層のタイヤコードを作成することができる。
(Tire code)
First, a tire cord included in a tire, particularly a steel cord, is a single tire cord formed by twisting a plurality of thin cords (hereinafter referred to as filaments). In this case, a tire cord formed by twisting a plurality of filaments is used as a first layer (single layer twist) tire cord, and a second layer filament is twisted around the tire cord to form a two-layer twisted tire cord. it can. At this time, the first layer and the second layer are reversely rotated in the rotating direction. Further, the twist pitch and the filament diameter are not necessarily the same in the first layer and the second layer. By repeating this, a plurality of layers of tire cords can be created.

また、タイヤコードのフィラメント間にはゴムなどの充填材(マトリックス)を入れることで、タイヤ内で使用されかつ外傷でコード周囲に水分が付着した場合の錆を抑制し耐久性能を向上することができる。これらの単数または複数層の撚りタイヤコードをさらに撚り合せることで、より太いタイヤコードを作成することができる。   In addition, by inserting a filler (matrix) such as rubber between the filaments of the tire cord, it is possible to suppress rust when used in the tire and moisture adheres around the cord due to trauma and improve durability. it can. A thicker tire cord can be created by further twisting these single or multiple layers of twisted tire cords.

一方、フィラメント間の充填材をモデル化しない場合、フィラメント間の接触有無に関わらず、フィラメントだけをモデル化すればよく、簡単に形状モデルを作成できる。この場合、フィラメント相互に接触を定義しておけば、フィラメントの挙動を解析できる。   On the other hand, when the filler between the filaments is not modeled, it is sufficient to model only the filament regardless of the presence or absence of contact between the filaments, and a shape model can be easily created. In this case, if the contact between the filaments is defined, the behavior of the filament can be analyzed.

図8に示すように、例えば、単撚りコードの場合、フィラメント周囲に充填材をモデル化し、ソリッド要素でモデル作成することは容易である。また、複数層撚りの場合、撚り合わせる方向とピッチが層間で同じであればフィラメント相互の位置関係はタイヤコードの長手方向を軸として回転させればどの場所でも同じになる。従って、フィラメント周囲に充填材がある場合でも、その断面で要素分割できれば、これをタイヤコード長手方向に押し出すことでタイヤコードの全体モデルを作成することができる。   As shown in FIG. 8, for example, in the case of a single twist cord, it is easy to model a filler around a filament and create a model with solid elements. In the case of multi-layer twisting, if the twisting direction and the pitch are the same between the layers, the positional relationship between the filaments is the same everywhere as long as it is rotated about the longitudinal direction of the tire cord. Therefore, even when there is a filler around the filament, if the element can be divided in the cross section, an entire tire cord model can be created by extruding this in the tire cord longitudinal direction.

しかしながら、通常のコードは撚り合わせる方向とピッチが層間で異なっており、上記のように簡単に押し出してタイヤコードのモデルを作成することができない。また、CADなどを用いて3次元のソリッドモデルを作成することは可能である。ところが、フィラメント間の充填材形状が非常に複雑なことから要素分割した分割要素(メッシュ)を作成することは非常に困難である。具体的には、自動的に要素分割するものでは、4面体を作成することができない場合がある。また、タイヤ用コードの充填材として通常使われるゴムはほぼ非圧縮性を持ち、ポアソン比が0.5に近い。このような材料を精度良く有限要素法で解析する場合、6面体や5面体(例えば、三角柱)が必要なことが有限要素法上では知られている。このような5、6面体をCADデータで得られた充填材部分に自動的に要素生成することは、事実上不可能であるので、タイヤコードを考慮して解析精度を向上させることはできなかった。   However, ordinary cords have different twisting directions and pitches between layers, and cannot be easily extruded as described above to create a tire cord model. It is also possible to create a three-dimensional solid model using CAD or the like. However, since the shape of the filler between the filaments is very complicated, it is very difficult to create a divided element (mesh) divided into elements. Specifically, there is a case where a tetrahedron cannot be created with automatic element division. Further, rubber usually used as a filler for tire cords is almost incompressible and has a Poisson's ratio close to 0.5. It is known in the finite element method that a hexahedron or a pentahedron (for example, a triangular prism) is necessary when such a material is analyzed with a finite element method with high accuracy. Since it is virtually impossible to automatically generate such a pentahedron in the filler portion obtained from CAD data, the analysis accuracy cannot be improved in consideration of the tire code. It was.

(タイヤコードのモデル化)
上記の事実を考慮して、本実施形態では、タイヤコードを層別に分類してモデル化して各層間に関係を持たせることで、タイヤコード全体をモデル化する。
(Tire cord modeling)
In consideration of the above facts, in the present embodiment, the tire cord is classified and modeled by layer, and the entire tire cord is modeled by providing a relationship between the layers.

図5は、パーソナルコンピュータ(図1)で実行される本実施の形態にかかるタイヤコードの解析モデル作成プログラムの処理ルーチンを示すものである。図5の処理が実行されることによって、タイヤコード単体またはタイヤ設計案に含まれるタイヤコードを数値解析上のモデルに落とし込むためのタイヤコードの解析モデルが作成され、そのデータをパーソナルコンピュータに記憶することができる。このタイヤコードの解析モデルの作成は、用いる数値解析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手法として有限要素法(FEM)を用いるものとし、作成するタイヤコードの解析モデルは、有限要素法(FEM)に対応した要素分割、例えば、メッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプログラムヘのインプットデータ形式に数値化したものをいう。この要素分割とはタイヤコードを小さな幾つかの(有限の)小部分に分割することをいう。この小部分ごとに計算を行い全ての小部分について計算した後、全部の小部分を足し合わせることにより全体の応答を得ることができる。   FIG. 5 shows the processing routine of the tire code analysis model creation program according to the present embodiment, which is executed by the personal computer (FIG. 1). By executing the processing of FIG. 5, an analysis model of a tire code for creating a tire code alone or a tire code included in a tire design plan into a numerical analysis model is created, and the data is stored in a personal computer. be able to. The creation of the tire cord analysis model differs slightly depending on the numerical analysis method used. In this embodiment, a finite element method (FEM) is used as a numerical analysis method, and an analysis model of a tire cord to be created is divided into a plurality of elements by element division corresponding to the finite element method (FEM), for example, mesh division. This is the result of dividing the tire into a numerical value into an input data format for a computer program created based on numerical and analytical methods. This element division means to divide the tire cord into small (finite) small parts. After calculating every small part and calculating all the small parts, the whole response can be obtained by adding all the small parts.

まず、図5のステップ200では、解析モデルとして作成するモデル化対象のタイヤコードが指定される。このステップ200では、解析モデル作成の対象となるタイヤコードまたは、それを含むタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料など)を定める。なお、上記ではタイヤ設計案に限定されるものではなく、現存するタイヤを解析する場合を含む。すなわち、現存するタイヤに含まれるタイヤコードそのものを対象のモデルとして設定してもよい。   First, in step 200 of FIG. 5, a tire code to be modeled to be created as an analysis model is designated. In this step 200, a tire code for which an analysis model is to be created or a design plan (tire shape, structure, material, etc.) of a tire including the tire code is determined. The above is not limited to the tire design plan, but includes the case of analyzing an existing tire. That is, the tire cord itself included in the existing tire may be set as the target model.

例えば、ステップ200では、タイヤモデルに含まれるタイヤコードのうちの何れか1つのタイヤコードを選択することによって指定する。この指定は、ユーザのキーボード入力値を読み取って対応するタイヤ内の部位をタイヤコードとして設定したり、タイヤの設計案のデータから予めタイヤコードとして定めた部位を自動的に設定したりすることができる。なお、このステップ200は、指定されたタイヤコードについてのヤング率、せん断弾性率、及びポアソン比等の材料特性や、フィラメントの直径や撚り方向そして層構成等の形状に関するデータを、取得するものとする。   For example, in step 200, the designation is made by selecting one of the tire codes included in the tire model. This designation may be performed by reading a user's keyboard input value and setting a corresponding part in the tire as a tire code, or automatically setting a part predetermined as a tire code from tire design plan data. it can. In this step 200, data relating to material properties such as Young's modulus, shear elastic modulus, Poisson's ratio, etc., and diameter, twist direction and layer configuration of the designated tire cord are obtained. To do.

図4はタイヤ断面モデルの一例を示すもので、複数のゴム部材毎に分割されたカーカス22を有する空気入りタイヤ20を示している。このカーカス22はビード26により折り返されている。このカーカス22の内側はインナーライナー24とされ、インナーライナー24に延長上にはビードゴム36が配置している。また、折り返されたカーカス22により形成される略三角形状の領域はビードフィラー28とされている。カーカス22の上方には、ベルト30が配置しており、このベルト30の半径方向外側には溝が形成されたトレッドゴム32が配置し、カーカス22の軸方向外側にはサイドゴム34が配置している。なお、タイヤ断面モデルをゴム部材毎に複数分割した例を挙げたが、設計目的によって3角形等の任意の形状に分割してもよい。これらのタイヤを構成する部材に含まれるタイヤコードのうちの何れか1つのタイヤコードを選択するようにすればよい。   FIG. 4 shows an example of a tire cross-section model, and shows a pneumatic tire 20 having a carcass 22 divided for each of a plurality of rubber members. The carcass 22 is folded back by a bead 26. The inner side of the carcass 22 is an inner liner 24, and a bead rubber 36 is disposed on the inner liner 24 so as to extend. A substantially triangular area formed by the folded carcass 22 is a bead filler 28. A belt 30 is disposed above the carcass 22, a tread rubber 32 having a groove is disposed on the outer side in the radial direction of the belt 30, and a side rubber 34 is disposed on the outer side in the axial direction of the carcass 22. Yes. In addition, although the example which divided | segmented the tire cross-section model into multiple for every rubber member was given, you may divide | segment into arbitrary shapes, such as a triangle, according to the design objective. Any one tire cord may be selected from the tire cords included in the members constituting these tires.

次に、詳細は後述するが、図5のステップ202では、指定されたタイヤコードの2次元形状(断面形状または2次元モデルという場合がある)を作成し、次のステップ204においてその作成された2次元形状をタイヤコードの長手方向に展開して3次元形状を作成する。指定したタイヤコードのモデル化が終了すると、タイヤモデルに含まれる全てのタイヤモデルについて上記処理が終了したか否かを判断し(ステップ206)、肯定されると、本処理ルーチンを終了する。一方、ステップ206で否定されると、ステップ200へ戻り、他のタイヤコードについて上記処理を繰り返し実行する。   Next, although details will be described later, in step 202 of FIG. 5, a two-dimensional shape of the designated tire cord (which may be referred to as a cross-sectional shape or a two-dimensional model) is created, and the created tire cord is created in the next step 204. A two-dimensional shape is developed in the longitudinal direction of the tire cord to create a three-dimensional shape. When the modeling of the designated tire code is completed, it is determined whether or not the above processing has been completed for all tire models included in the tire model (step 206). If the determination is affirmative, this processing routine is terminated. On the other hand, if the result in Step 206 is negative, the process returns to Step 200, and the above processing is repeated for other tire cords.

以下、説明を簡単にするために、タイヤコードとしてベルトが指定され、ベルトに含まれる1本のタイヤコードについて数値計算可能な解析モデルとしてモデル化する場合の一例を詳細に説明する。なお、本発明は、タイヤコードをベルトに限定するものではなく、金属線等のフィラメントを複数束ねたものであれば任意のものに適用できる。ベルトは、数本の針金等のフィラメントが複数束なって構成されているコードを含むことが多い。このベルトについて、1本1本の針金毎にモデル化して解析モデルを得る。すなわち、本実施の形態では、フィラメントである金属線を束ねたベルトをタイヤコードの一例として、各フィラメントの撚り方向を含めて詳細にモデル化してタイヤコードの解析モデルを得る。   Hereinafter, in order to simplify the description, an example in which a belt is designated as a tire cord and one tire cord included in the belt is modeled as an analytical model capable of numerical calculation will be described in detail. The present invention is not limited to the belt of the tire cord, but can be applied to any one as long as a plurality of filaments such as metal wires are bundled. In many cases, the belt includes a cord formed by a bundle of a plurality of filaments such as several wires. This belt is modeled for each wire and an analysis model is obtained. That is, in the present embodiment, an analysis model of a tire cord is obtained by modeling in detail including a twist direction of each filament, using a belt in which metal wires as filaments are bundled as an example of a tire cord.

(タイヤコードの2次元モデル作成)
上記ステップ202の断面形状(2次元モデル)を作成する処理では、図6の作成処理ルーチンが実行される。ステップ210では、上記ステップ200で指定されたタイヤコードの断面構造及び材料特性を読み取り、次のステップ212においてフィラメントを層別に分類する。この分類は、指定されたタイヤコードに含まれる複数のフィラメントを、同一の撚り方向のフィラメント毎に層別に分類するものである。図9には、一例として最内層42、中間層44、及び最外層46の各々に同一の撚り方向のフィラメント48を有する3層構造のタイヤコード40を示した。
(Tire code 2D model creation)
In the process of creating the cross-sectional shape (two-dimensional model) in step 202, the creation process routine of FIG. 6 is executed. In step 210, the cross-sectional structure and material characteristics of the tire cord specified in step 200 are read, and in step 212, the filaments are classified by layer. In this classification, a plurality of filaments included in a designated tire cord are classified by layer for each filament in the same twist direction. FIG. 9 shows, as an example, a three-layer tire cord 40 having the same twist direction filament 48 in each of the innermost layer 42, the intermediate layer 44, and the outermost layer 46.

次のステップ214では、第1層のフィラメント(断面)について所定形状となるように要素分割し、次のステップ216において第1層のフィラメント群の周囲を囲む外接形状を定める。図10(A)には、第1層としてタイヤコード40の最内層42に含まれるフィラメント48の各々が要素分割されると共に、フィラメント群の周囲を囲む外接形状としてフィラメント48の外接円50が定められた場合が示されている。上記では第1層を最内層42に定めたが、第1層は最外層46でもよい。   In the next step 214, the first layer filament (cross section) is divided into elements so as to have a predetermined shape, and in the next step 216, a circumscribed shape surrounding the periphery of the first layer filament group is determined. In FIG. 10A, each of the filaments 48 included in the innermost layer 42 of the tire cord 40 as the first layer is divided into elements, and a circumscribed circle 50 of the filament 48 is defined as a circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group. The case is shown. In the above description, the first layer is defined as the innermost layer 42, but the first layer may be the outermost layer 46.

なお、図10の例では外接形状として外接円50を採用した場合を示したが、外接形状は、円形に限らず楕円、四角、三角形、多角形等の形状でも良い。またフィラメント間で凹形状や凸形状になっていても良い。   In the example of FIG. 10, the circumscribed circle 50 is employed as the circumscribed shape. However, the circumscribed shape is not limited to a circle, and may be an ellipse, a square, a triangle, a polygon, or the like. Moreover, it may be concave or convex between the filaments.

次に、ステップ218では、フィラメント48の周囲に存在する充填材について所定形状となるように要素分割する(図10(B)参照)。なお、この充填材の要素分割は、フィラメント48の周囲に存在する場合を考慮するときにのみ実行する。すなわち、タイヤコード40をモデル化する場合、少なくともフィラメント48をモデル化することで充分な場合もあるため、充填材の要素分割は、必ずしも必要ではない。すなわちフィラメント単体の解析を行う場合等で外部に対する接触がない、例えば、外部の部材との間で力が作用することがない場合は、定義する必要はない。また、フィラメント間の充填材をモデル化しない場合、フィラメント間の接触の有無に関わらず、フィラメントだけをモデル化すればよいことになる。これにより、感単位形状モデルを作成することができる。また、フィラメント相互に接触を定義すれば、フィラメントの動きを解析することもできる。   Next, in step 218, the filler existing around the filament 48 is divided into elements so as to have a predetermined shape (see FIG. 10B). The element division of the filler is executed only when considering the case where the filler is present around the filament 48. That is, when the tire cord 40 is modeled, it may be sufficient to model at least the filament 48, and therefore, the element division of the filler is not always necessary. In other words, when there is no contact with the outside, for example, when analyzing a single filament, for example, there is no need to define when a force does not act on an external member. In addition, when the filler between the filaments is not modeled, only the filament needs to be modeled regardless of the presence or absence of contact between the filaments. Thereby, a feeling unit shape model can be created. If the contact between filaments is defined, the movement of the filament can be analyzed.

次のステップ220では、第1層に対する接触要素を定める。図10(C)に示すように、接触要素52は、ステップ216で定めた外接形状(ここでは外接円50)の上に位置するものである。この接触要素52は、第1層(ここでは最内層42)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって接触により生じる外部に対して作用する力または第1層に対して外部から作用される力を、第1層と隣接層との間で関連付けるためのものである。すなわち、ここでは、外接円50に第2層とを関連付ける接触要素52を定めることになる。以下の説明では、接触要素52を点で示した場合を説明するが、線分や後述する3次元展開後の面であってもよい。なお、ステップ218において充填材の要素分割をした場合には、充填材の外周部に接触要素を定義する。   In the next step 220, contact elements for the first layer are defined. As shown in FIG. 10C, the contact element 52 is positioned on the circumscribed shape (here, circumscribed circle 50) determined in step 216. The contact element 52 generates a force acting on the outside caused by contact due to deformation or movement of the filament group included in the first layer (here, the innermost layer 42) or a force acting on the first layer from the outside. , For associating between the first layer and the adjacent layer. That is, here, the contact element 52 that associates the circumscribed circle 50 with the second layer is determined. In the following description, a case where the contact element 52 is indicated by a point will be described. However, a line segment or a surface after three-dimensional development described later may be used. In addition, when the element division of the filler is performed in step 218, a contact element is defined on the outer periphery of the filler.

以上のようにして第1層の断面形状の設定が終了すると、第1層の隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。詳細には、ステップ222へ進み、外方向の隣接層、ここでは第2層について上記ステップ214と同様に要素分割する。次のステップ224では上記ステップ216と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群の周囲を囲む外接形状を定める。また、内方向隣接層(ここでは第1層)のフィラメント群の周囲に、外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群に内接する内接形状を定める。図11(A)には、第2層としてタイヤコード40の中間層44に含まれるフィラメント48の各々が要素分割されると共に、フィラメント群の周囲を囲む外接形状としてフィラメント48の外接円56が定められかつ内接形状として内接円54が定められた場合が示されている。   When the setting of the cross-sectional shape of the first layer is completed as described above, the cross-sectional shape is sequentially set in the same manner as described above for the adjacent layers of the first layer. Specifically, the process proceeds to step 222, and the element is divided into the adjacent layer in the outward direction, here the second layer, in the same manner as in step 214 above. In the next step 224, the circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer) is determined in the same manner as in step 216. In addition, an inscribed shape inscribed in the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer) is defined around the filament group of the inner adjacent layer (here, the first layer). In FIG. 11A, each of the filaments 48 included in the intermediate layer 44 of the tire cord 40 as the second layer is divided into elements, and a circumscribed circle 56 of the filament 48 is defined as a circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group. The inscribed circle 54 is defined as the inscribed shape.

なお、図11の例では外接形状として円形状を採用した場合を示したが、円形状に限らず楕円、四角、三角形、多角形等の形状でも良い。またフィラメント間で凹形状や凸形状になっていても良い。   In the example of FIG. 11, a case where a circular shape is adopted as the circumscribed shape is shown, but the shape is not limited to a circular shape, and may be an ellipse, a square, a triangle, a polygon, or the like. Moreover, it may be concave or convex between the filaments.

また、第2層の内接形状の内接円54は第1層の外接形状と互いに接触しあうようにするので、両者は同一形状であると連携や関連付け(例えば接合)が容易である。しかし、両者を同一形状に設定することには限定しない。両者の形状が異なる場合であっても、初期の形状にて両者を接触したり、後述シミュレーション等の計算開始直後に両者の形状が一致するように応力や歪みを発生させることなく移動した後に接触するように設定ことができる。   In addition, since the inscribed circle 54 of the inscribed shape of the second layer is in contact with the circumscribed shape of the first layer, if they are the same shape, they can be easily linked and associated (for example, joined). However, it is not limited to setting both to the same shape. Even if the shapes of the two are different, they contact each other in the initial shape, or after moving without causing stress or distortion so that both shapes match immediately after the start of calculations such as simulation described later. Can be set to.

次のステップ226では、上記ステップ218と同様に、フィラメント48の周囲に存在する充填材について所定形状となるように要素分割する(図11(B)参照)。なお、この充填材の要素分割は、上記と同様にフィラメント単体の解析を行う場合等で外部に対する接触がない、例えば、外部の部材との間で力が作用することがない場合は、定義する必要はない。   In the next step 226, as in step 218 described above, the filler existing around the filament 48 is divided into elements so as to have a predetermined shape (see FIG. 11B). The element division of the filler is defined when there is no contact with the outside, for example, when analyzing the filament alone in the same manner as described above, for example, when no force acts on an external member. There is no need.

次のステップ228では、外側隣接層(ここでは第2層)の接触要素を定める。すなわち、少なくとも内側隣接層(ここでは第1層)に対する接触要素を定める。このステップ228は、少なくとも内接形状に内側隣接層(ここでは第1層)と接触しあうようにするための連携要素を定めるための処理である。図11(C)に示すように、内側の接触要素59は、ステップ224で定めた内接形状(ここでは内接円54)の上に位置するものである。なお、当該層(ここでは第2層)の外側にさらに隣接層(ここでは第3層)が存在する場合には、上記ステップ220と同様に、隣接層(ここでは第3層)に対する接触要素を定める。図11(C)に示すように、接触要素58は、ステップ224で定めた外接形状(ここでは外接円56)の上に位置するものである。当該層外側に隣接層が存在しない場合には、隣接層に対する接触要素を定める処理は不要である。しかし、外側に隣接層が存在しない最外層について、最外層の外側に接触要素を予め定義しておくことは、タイヤコードをひとまとまりのコードとして他のシミュレーションのモデルとして扱うときに好ましいものである。   In the next step 228, the contact elements of the outer adjacent layer (here the second layer) are defined. That is, the contact element for at least the inner adjacent layer (here, the first layer) is defined. This step 228 is a process for determining a cooperating element for making contact with the inner adjacent layer (here, the first layer) at least in the inscribed shape. As shown in FIG. 11C, the inner contact element 59 is positioned on the inscribed shape (here, the inscribed circle 54) determined in step 224. If there is a further adjacent layer (here, the third layer) outside the layer (here, the second layer), the contact element for the adjacent layer (here, the third layer) is the same as in step 220 above. Determine. As shown in FIG. 11C, the contact element 58 is positioned on the circumscribed shape (here, circumscribed circle 56) determined in step 224. When there is no adjacent layer outside the layer, it is not necessary to determine a contact element for the adjacent layer. However, for the outermost layer where there is no adjacent layer on the outside, it is preferable to pre-define the contact elements outside the outermost layer when the tire cord is treated as a group of cords as a model for other simulations. .

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の断面形状の設定が終了すると、ステップ230へ進み、タイヤコード40の全層についての断面形状の設定が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ222乃至ステップ228の処理を実行する。一方、ステップ230で肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   When the setting of the cross-sectional shape of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 230 to determine whether the setting of the cross-sectional shape for all the layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, the cross-sectional shape is set for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, since the example in FIG. 9 has a three-layer structure, the processing from step 222 to step 228 is executed for the outermost layer 46. On the other hand, if the determination in step 230 is affirmative, the present processing routine is terminated.

上記断面形状の2次元モデルを作成するときには、断面形状の全体を同時に作成することも可能だが、断面内の一部について2次元モデルを作成した後に、作成した2次元モデルを複写することにより、短時間かつ高精度に断面形状の2次元モデルを作成することができる。例えば、図10に示すように、最内層42は回転方向への対称性を有しており、最内層42では3本のフィラメントが等間隔に配置されているので120度毎に同一の形状となる。これを考慮して、基本形状となる一部を要素分割した断面形状を作成後、回転方向に展開することで同じ形状の要素分割を周期的に作成することができる。このように作成すると要素サイズを揃えることで精度を向上させることができる。また要素生成を短い時間できる。   When creating a two-dimensional model of the cross-sectional shape, it is possible to create the entire cross-sectional shape at the same time, but after creating a two-dimensional model for a part of the cross-section, by copying the created two-dimensional model, A two-dimensional model having a cross-sectional shape can be created in a short time and with high accuracy. For example, as shown in FIG. 10, the innermost layer 42 has symmetry in the rotational direction, and the innermost layer 42 has three filaments arranged at equal intervals, so that it has the same shape every 120 degrees. Become. Considering this, after creating a cross-sectional shape obtained by dividing a part of the basic shape into elements, it is possible to periodically create element divisions of the same shape by developing them in the rotation direction. If created in this way, the accuracy can be improved by aligning the element sizes. Moreover, element generation can be performed in a short time.

なお、上記処理(図6)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層について全て接触要素を定義する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れかの層を指定して接触要素を定義することができる。また、接触要素を定める層は、外周および内周の少なくとも一方であればよい。この場合、ステップ220〜230の処理について、2次元モデル作成の処理のみを実行し、接触要素の定義については層指定をすればよい。すなわち、接触要素の定義の層は予め層を表す数値入力がなされているものとし、ステップ226と228の間に接触要素定義をするか否かの判断処理を追加する。この判断処理は、予め入力されている層を表す数値が現在層か否かを判断するもので、肯定されたときにステップ228へ進み、否定されたときステップ230へ進むようにすればよい。この場合、接触要素を定める層について、外周および内周の少なくとも一方について定める場合には、層指定に加えて該当層の外周および内周の少なくとも一方に接触要素を定める指定をすればよい。   In the above processing (FIG. 6), the case where the contact elements are defined for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described, but the present invention is not limited to this, A contact element can be defined by specifying a layer. Moreover, the layer which defines a contact element should just be at least one of an outer periphery and an inner periphery. In this case, only the process of creating the two-dimensional model is executed for the processes of steps 220 to 230, and the layer designation is performed for the definition of the contact element. That is, it is assumed that a numerical value representing the layer has been input in advance for the layer of the contact element definition, and a process for determining whether or not to define the contact element is added between steps 226 and 228. This determination process determines whether or not the numerical value representing the layer input in advance is the current layer. When the determination is affirmative, the process proceeds to step 228, and when the determination is negative, the process proceeds to step 230. In this case, when the layer defining the contact element is defined for at least one of the outer periphery and the inner periphery, the contact element may be specified for at least one of the outer periphery and the inner periphery of the corresponding layer in addition to the layer specification.

図12には、上記のようにして作成した2次元モデルを示した。図12(A)は、図9に示す3層のタイヤコード40の2次元モデルを示し、図12(B)は、その過程に作成可能な2層のタイヤコード40の2次元モデルを示した。また、図13には、3層のタイヤコード40を3本束ねて構成したタイヤコード41の2次元モデルの一例を示した。なお、図13に示した3本束ねたタイヤコード41では各タイヤコード40の第3層(最外層46)の外接形状(コード表面)に接触要素が定義されるので、3層撚りの3本のタイヤコード40をお互いに接触することができる。以上説明したタイヤコード40及びタイヤコード41の外部にゴム等をモデル化することは、円の外側に要素を生成するだけなので、非常に容易に可能である。   FIG. 12 shows the two-dimensional model created as described above. FIG. 12A shows a two-dimensional model of the three-layer tire cord 40 shown in FIG. 9, and FIG. 12B shows a two-dimensional model of the two-layer tire cord 40 that can be created in the process. . FIG. 13 shows an example of a two-dimensional model of a tire cord 41 formed by bundling three three-layer tire cords 40. In the tire cord 41 bundled in three shown in FIG. 13, the contact element is defined in the circumscribed shape (cord surface) of the third layer (outermost layer 46) of each tire cord 40. Tire cords 40 can be brought into contact with each other. Modeling rubber or the like outside the tire cord 40 and the tire cord 41 described above is very easy because it only creates an element outside the circle.

なお、層間の変形が小さい場合、または層間の変形を抑制したい場合、接触要素と該接触要素と関連づける連携要素との関係を互いに拘束しあうようにモデル化することができる。これは、詳細を後述するように、接触条件として、接触要素に作用する力に応じて拘束しあう度合いが変化する特性にすることにより達成できる。例えば、入力が小さい場合(所定値以下の場合)、互いに拘束しあう接触条件とし、それを超えるときに、接触しつつ相対的に移動可能とする接触条件とする。   When the deformation between the layers is small or when it is desired to suppress the deformation between the layers, the relationship between the contact element and the cooperation element associated with the contact element can be modeled so as to constrain each other. As will be described in detail later, this can be achieved by making the contact condition a characteristic that the degree of restraint changes according to the force acting on the contact element. For example, when the input is small (when it is equal to or less than a predetermined value), the contact condition is set to be mutually restrained, and when the input is exceeded, the contact condition is set so as to be relatively movable while being in contact.

(タイヤコードの3次元モデル作成)
上記ステップ204の3次元形状を作成する処理では、図7の作成処理ルーチンが実行される。ステップ240では、上記ステップ202(図6の処理ルーチンの実行結果)で求められたタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)を読み取り、その2次元形状のうち第1層である最内層42を、次のステップ242においてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。なお、このステップ242の処理は、要素分割の処理を含むものである。
(Create a three-dimensional tire cord model)
In the process of creating the three-dimensional shape in step 204, the creation process routine of FIG. 7 is executed. In step 240, the cross-sectional shape (two-dimensional model) which is the two-dimensional shape of the tire code obtained in step 202 (the execution result of the processing routine of FIG. 6) is read, and the first layer of the two-dimensional shape is read. In the next step 242, the innermost layer 42 is developed while being rotated along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction. Note that the processing of step 242 includes element division processing.

すなわち、第1層は、単撚りのタイヤコードであるので、タイヤコードの長手方向を軸として断面形状(2次元モデル)を回転させつつ、所定距離づつタイヤコード長手方向に押し出すことで3次元モデルを作成することができる(図8参照)。   That is, since the first layer is a single-stranded tire cord, the three-dimensional model is pushed by a predetermined distance in the tire cord longitudinal direction while rotating the cross-sectional shape (two-dimensional model) around the longitudinal direction of the tire cord. Can be created (see FIG. 8).

例えば、該当する層(つまり第1層)の撚り方向は既知であり、タイヤコードの長手方向の所定距離を定めれば、要素分割された断面形状(2次元モデル)をタイヤコードの長手方向に押し出すことでタイヤコードの第1層について3次元モデルを作成することができる。この長手方向の所定距離は、予め定めたピッチに対応して分割するときの要素の長さに対応させることが好ましい。この長手方向の所定距離だけ離間した位置に撚り方向に応じて回転された断面形状(2次元モデル)を形成し、両方の断面形状(2次元モデル)の間の断面形状(2次元モデル)の軌跡位置をつなぐべくソリッド要素でモデル作成すればよい。   For example, the twisting direction of the corresponding layer (that is, the first layer) is known, and if a predetermined distance in the longitudinal direction of the tire cord is determined, the cross-sectional shape (two-dimensional model) divided into the elements in the longitudinal direction of the tire cord By extruding, a three-dimensional model can be created for the first layer of the tire cord. The predetermined distance in the longitudinal direction is preferably made to correspond to the length of the element when dividing in accordance with a predetermined pitch. A cross-sectional shape (two-dimensional model) rotated according to the twisting direction is formed at a position separated by a predetermined distance in the longitudinal direction, and a cross-sectional shape (two-dimensional model) between both cross-sectional shapes (two-dimensional model) is formed. It is only necessary to create a model with solid elements to connect the locus positions.

上記3次元モデル作成時には、2次元モデル作成時に定めた接触要素52を上記処理距離毎に定めてもよいし、所定間隔で定めても良い。また、接触要素52の軌跡となる曲線を定めても良い。すなわち、作成した3次元モデルの断面形状上に接触要素52が位置するように構成すれば、点または曲線の何れでも良い。   At the time of creating the three-dimensional model, the contact element 52 determined at the time of creating the two-dimensional model may be determined for each processing distance or may be determined at a predetermined interval. Further, a curve serving as a locus of the contact element 52 may be determined. That is, as long as the contact element 52 is configured to be positioned on the cross-sectional shape of the created three-dimensional model, either a point or a curve may be used.

なお、第1層のフィラメント周囲に充填材を備える場合は、フィラメント周囲の充填材をモデル化して、ソリッド要素でモデル作成することは容易である。つまり、フィラメント周囲に充填材がある場合でも、その断面形状で要素分割されていれば、これをタイヤコード長手方向に押し出すことで該当層の3次元モデルを作成することができる。   In the case where a filler is provided around the filament of the first layer, it is easy to model the filler around the filament and create a model with solid elements. That is, even when there is a filler around the filament, if the element is divided in the cross-sectional shape, a three-dimensional model of the corresponding layer can be created by extruding this in the tire cord longitudinal direction.

図14は、一例としてフィラメント48を3本有してそれらが同一の撚り方向に撚られた最内層42についての3次元モデルを示したものである。図14(A)は、フィラメント48のみで最内層42を構成した場合を示し、図14(B)は、フィラメント周囲に充填材を備えて最内層42を構成した場合を示す。   FIG. 14 shows a three-dimensional model of the innermost layer 42 having three filaments 48 as an example and twisting them in the same twist direction. FIG. 14A shows a case where the innermost layer 42 is constituted by only the filament 48, and FIG. 14B shows a case where the innermost layer 42 is constituted by providing a filler around the filament.

図14に示すように、第1層(最内層42)は長手方向から見て時計回りに回転されて撚られている。1ピッチ当たり数分割して撚りながら長手方向に展開することで、3次元モデルを作成することができる。このモデル化では、フィラメントとその周囲の充填材は節点を共有しているので、フィラメントと充填材のコード長手方向の要素分割は同じになる。このとき、1ピッチ当たりの要素分割数を減らすと充填材表面の凹凸が増加し接触が難しくなるが要素数を減らすことで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。一方、要素分割数を増加すると表面は滑らかになり層間の接触は容易になり、要素数が増加することで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。図14の例では1ピッチ当たり10分割している。   As shown in FIG. 14, the first layer (innermost layer 42) is twisted by being rotated clockwise as viewed from the longitudinal direction. A three-dimensional model can be created by developing several parts per pitch and developing in the longitudinal direction while twisting. In this modeling, since the filament and the surrounding filler share a node, the element division in the cord longitudinal direction of the filament and the filler is the same. At this time, if the number of element divisions per pitch is reduced, irregularities on the surface of the filler increase and contact becomes difficult. However, a three-dimensional model that can reduce analysis time can be provided by reducing the number of elements. On the other hand, when the number of element divisions is increased, the surface becomes smooth and contact between the layers becomes easy, and a three-dimensional model that can reduce the analysis time can be provided by increasing the number of elements. In the example of FIG. 14, it is divided into 10 per pitch.

なお、フィラメント周囲に充填材が存在しない場合、充填材部分を空間としてモデル化することで、作成する3次元モデルを滑らかな形状にすることができる。すなわち、この場合、最内層42のフィラメントと、外表面(外接円50)の間の充填材部分を空白にすれば良い。言い換えれば、図14(B)に示す3次元モデルは、複数フィラメントから層を構成するフィラメント群と仮想充填材とから構成したタイヤコードと扱うことができる。このフィラメント群と仮想充填材とから構成したタイヤコードの外表面は、フィラメント単体のフィラメント群の3次元モデル(図14(A)参照)の外表面に比べて非常に滑らかなことが理解できる。このように滑らかな表面を形成することで、この表面で外層フィラメントとの接触を容易にすることができる。   When there is no filler around the filament, the three-dimensional model to be created can be made smooth by modeling the filler portion as a space. That is, in this case, the filler portion between the filament of the innermost layer 42 and the outer surface (the circumscribed circle 50) may be left blank. In other words, the three-dimensional model shown in FIG. 14B can be treated as a tire cord composed of a filament group that constitutes a layer from a plurality of filaments and a virtual filler. It can be understood that the outer surface of the tire cord composed of the filament group and the virtual filler is much smoother than the outer surface of the three-dimensional model of the filament group of filaments (see FIG. 14A). By forming such a smooth surface, it is possible to facilitate contact with the outer filament on this surface.

上記のようにして第1層の3次元モデルの作成を終了すると、ステップ244へ進み、現在層の外方向の隣接する位置に、外方向隣接層の2次元形状を設定する。ここでは、上記ステップ240で読み取ったタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)のうち第2層である中間層44の2次元モデルを、最内層42の周囲に設定する。次のステップ246では、上記ステップ242と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)についてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。この3次元モデル作成時には、2次元モデル作成時に定めた接触要素(少なくとも内周の接触要素)について3次元モデル上の位置(接触要素52の軌跡となる点または曲線)も定める。なお、当該層外側に隣接層が存在しない場合には、隣接層に対する接触要素を定める処理は不要である。しかし、外側に隣接層が存在しない最外層について、最外層の外側に接触要素を予め定義しておくことは、タイヤコードをひとまとまりのコードとして他のシミュレーションのモデルとして扱うときに好ましいものである。   When the creation of the three-dimensional model of the first layer is completed as described above, the process proceeds to step 244, and the two-dimensional shape of the outer adjacent layer is set at the position adjacent to the current layer in the outer direction. Here, the two-dimensional model of the intermediate layer 44 that is the second layer of the cross-sectional shape (two-dimensional model) that is the two-dimensional shape of the tire code read in step 240 is set around the innermost layer 42. In the next step 246, as in step 242 described above, the outer adjacent layer (here, the second layer) is developed along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction. At the time of creating the three-dimensional model, a position on the three-dimensional model (a point or a curve serving as a trajectory of the contact element 52) is also determined for the contact element (at least the inner contact element) determined at the time of creating the two-dimensional model. When there is no adjacent layer outside the layer, it is not necessary to determine the contact element for the adjacent layer. However, for the outermost layer where there is no adjacent layer on the outside, it is preferable to pre-define the contact elements outside the outermost layer when the tire cord is treated as a group of cords as a model for other simulations. .

なお、第1層に対する第2層の撚り方向は、同一でも逆でもよい。この撚り方向は、第1層と第2層との関係に限定されるものではなく、各層の撚り方向が限定されないことであり、以下の説明で規定する撚り方向の規定は、それに限定されるものではない。つまり、撚り方向は、時計回りであっても反時計回りであっても良いもので、任意の撚り方向の組み合わせによりコードを構成することができる。   The twist direction of the second layer with respect to the first layer may be the same or opposite. This twist direction is not limited to the relationship between the first layer and the second layer, but the twist direction of each layer is not limited, and the definition of the twist direction defined in the following description is limited thereto. It is not a thing. That is, the twisting direction may be clockwise or counterclockwise, and the cord can be configured by any combination of twisting directions.

図15は、一例としてフィラメント48を9本有してそれらが最内層42の周囲に同一の撚り方向に撚られた中間層44のみについての3次元モデルを示したものである。図15(A)は、フィラメント48のみで中間層44を構成した場合を示し、図15(B)は、フィラメント周囲に充填材を備えて中間層44を構成した場合を示す。   FIG. 15 shows a three-dimensional model of only the intermediate layer 44 having nine filaments 48 as an example and twisted in the same twist direction around the innermost layer 42. FIG. 15A shows a case where the intermediate layer 44 is configured only by the filament 48, and FIG. 15B shows a case where the intermediate layer 44 is configured by providing a filler around the filament.

図15に示すように、第2層(中間層44)は長手方向から見て反時計回りに回転されて撚られている。図15の例では撚りピッチは第1層の2倍に設定されている。1ピッチ当たり数分割して撚りながら長手方向に展開することで、3次元モデルを作成することができる。このモデル化では、フィラメントとその周囲の充填材は節点を共有しているので、フィラメントと充填材のコード長手方向の要素分割は同じになる。このとき、1ピッチ当たりの要素分割数を減らすと充填材表面の凹凸が増加し接触が難しくなるが要素数を減らすことで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。一方、要素分割数を増加すると表面は滑らかになり層間の接触は容易になり、要素数が増加することで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。図15の例では1ピッチ当たり20分割している。   As shown in FIG. 15, the second layer (intermediate layer 44) is twisted by rotating counterclockwise when viewed from the longitudinal direction. In the example of FIG. 15, the twist pitch is set to twice that of the first layer. A three-dimensional model can be created by developing several parts per pitch and developing in the longitudinal direction while twisting. In this modeling, since the filament and the surrounding filler share a node, the element division in the cord longitudinal direction of the filament and the filler is the same. At this time, if the number of element divisions per pitch is reduced, irregularities on the surface of the filler increase and contact becomes difficult. However, a three-dimensional model that can reduce analysis time can be provided by reducing the number of elements. On the other hand, when the number of element divisions is increased, the surface becomes smooth and contact between the layers becomes easy, and a three-dimensional model that can reduce the analysis time can be provided by increasing the number of elements. In the example of FIG. 15, 20 divisions per pitch.

なお、フィラメント周囲に充填材が存在しない場合、上述のように充填材部分を空間としてモデル化することで、作成する3次元モデルを滑らかな形状にすることができる。すなわち、この場合、中間層44のフィラメントと、内外表面(内接円54,外接円56)の間の充填材部分を空白にすれば良い。言い換えれば、図15(B)に示す3次元モデルは、複数フィラメントから層を構成するフィラメント群と仮想充填材とから構成したタイヤコードと扱うことができる。このフィラメント群と仮想充填材とから構成したタイヤコードの内外表面は、フィラメント単体のフィラメント群の3次元モデル(図15(A)参照)の内外表面に比べて非常に滑らかなことが理解できる。このように滑らかな表面を形成することで、この表面で内外層フィラメントとの接触を容易にすることができる。   When there is no filler around the filament, the three-dimensional model to be created can be made smooth by modeling the filler portion as a space as described above. That is, in this case, the filler portion between the filament of the intermediate layer 44 and the inner and outer surfaces (the inscribed circle 54 and the circumscribed circle 56) may be left blank. In other words, the three-dimensional model shown in FIG. 15B can be treated as a tire cord composed of a filament group that constitutes a layer from a plurality of filaments and a virtual filler. It can be understood that the inner and outer surfaces of the tire cord composed of the filament group and the virtual filler are much smoother than the inner and outer surfaces of the three-dimensional model of the filament group of the single filament (see FIG. 15A). By forming such a smooth surface, contact with the inner and outer layer filaments can be facilitated on this surface.

次に、ステップ248では、外方向隣接層(ここでは第2層)の内接形状と前回層(ここでは第1層)の外接形状との間で、接触要素を関連付ける。この処理は、隣接する複数層が接触しつつ相対的に移動可能であるタイヤコードの3次元モデルを作成するためのものである。この処理では、前回層(第1層)と外方向隣接層(第2層)とについて接触しつつ相対的に移動可能にする接触条件を設定して関連付ける。この接触条件とは、隣接する複数層について相対的な移動の制限を規定するものである。ここでの具体的処理では、第1層の接触要素52及び該接触要素52に対応する位置の第2層の内周の要素の関係について、接触要素と対応位置の要素との各々相対的に移動可能に接触する接触条件を設定して関連付ける。同様に、第2層の内側の接触要素59及び該接触要素59に対応する位置の第1層の外周の要素との各々の関係について、接触要素と対応位置の要素との各々相対的に移動可能に接触する接触条件を設定して関連付ける。   Next, in step 248, a contact element is associated between the inscribed shape of the outwardly adjacent layer (here, the second layer) and the circumscribed shape of the previous layer (here, the first layer). This process is for creating a three-dimensional model of a tire cord that can move relatively while contacting a plurality of adjacent layers. In this process, a contact condition is set and associated that enables relative movement while contacting the previous layer (first layer) and the outer adjacent layer (second layer). This contact condition prescribes | regulates the restriction | limiting of a relative movement about several adjacent layers. In the specific processing here, the relationship between the contact element 52 of the first layer and the inner peripheral element of the second layer at the position corresponding to the contact element 52 is relatively different between the contact element and the element at the corresponding position. Set and associate contact conditions for movably contacting. Similarly, with respect to each relationship between the contact element 59 on the inner side of the second layer and the element on the outer periphery of the first layer at the position corresponding to the contact element 59, the contact element and the element at the corresponding position are relatively moved. Set and associate contact conditions where possible.

図16にタイヤコード40の最内層42と中間層44の境界付近の断面形状を示した。図16(A)は最内層42と中間層44の関係を示し、図16(B)は最内層42と中間層44が接触(例えば接合)されたときの関係を示している。最内層42である第1層の外接円50には接触要素52(図16では例として点Pa,Pbを描画)が定められている。中間層44の3次元モデル作成時には、最内層42の接触要素52に対応する関連付け要素(図16では例として点Da,Dbを描画)が定まる。   FIG. 16 shows a cross-sectional shape near the boundary between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 of the tire cord 40. FIG. 16A shows the relationship between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44, and FIG. 16B shows the relationship when the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are in contact (for example, bonded). A contact element 52 (drawing points Pa and Pb as an example in FIG. 16) is defined in the circumscribed circle 50 of the first layer which is the innermost layer 42. At the time of creating the three-dimensional model of the intermediate layer 44, an association element (drawing points Da and Db as an example in FIG. 16) corresponding to the contact element 52 of the innermost layer 42 is determined.

最内層42と中間層44とが接触された状態では、相対的に移動可能である。このとき、最内層42と中間層44とが剛体であると仮定すると、何れか一方の層に移動に伴う力(変形)が生じると、他方の層に作用し、自己形状保存力(例えば剛性)等との相互関係で他方の層が移動(変形)する。より具体的には、接触要素52と関連付け要素とが、同一の位置を維持して移動する拘束状態から、各々が所定量ズレを生じて離間する摺動状態まで変化する。最内層42と中間層44との関係が、入力(作用する力や生じた力)に応じて、拘束状態から摺動状態の何れかの状態となることを規定すること(相対的な移動の制限を規定すること)を接触条件としている。   When the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are in contact with each other, the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are relatively movable. At this time, if it is assumed that the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are rigid bodies, when a force (deformation) accompanying movement occurs in one of the layers, it acts on the other layer and self-shape-preserving force (for example, rigidity) ) Etc., the other layer moves (deforms). More specifically, the contact element 52 and the associating element change from a restrained state in which the contact element 52 moves while maintaining the same position to a sliding state in which each of the contact elements 52 and the associated element are separated by a predetermined amount. It is defined that the relationship between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 changes from a restraint state to a sliding state in accordance with an input (acting force or generated force) (relative movement Stipulate restrictions) as a contact condition.

接触条件の一例は、摺動抵抗による接触条件、摩擦係数による接触条件、及び形状保存による接触条件の3種類がある。図16(C)に示すように、摺動抵抗による接触条件は、最内層42と中間層44との相対移動に対して予め定めた特性(関数)を有する摺動抵抗を付加するものである。具体的には、点Paと点Da及び点Pbと点Dbが、3次元的に離間するための座標関係を摺動抵抗で規定することを接触条件として、接触要素52と関連付け要素とを関連付ける。この摺動抵抗は、線形関数、徐々に大きくなる漸近特性の関数、徐々に小さくなる双曲線関数、入力に応じて摺動抵抗の値が段階的に変化する多項式による関数、そして非線形関数等及びこれらの組み合わせの関数によって定めることができる。例えば、所定の入力値までは、大きい摺動抵抗の所定値で、同一の位置を維持して移動する拘束状態となり、これを超える入力値以上で各々が所定量ズレを生じて離間する摺動状態となるように、関数を定めることができる。   There are three types of contact conditions: a contact condition based on sliding resistance, a contact condition based on a friction coefficient, and a contact condition based on shape preservation. As shown in FIG. 16C, the contact condition by the sliding resistance is to add a sliding resistance having a predetermined characteristic (function) with respect to the relative movement between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44. . Specifically, the contact element 52 and the association element are associated with each other as a contact condition that the point Pa and the point Da and the point Pb and the point Db are defined in terms of the sliding resistance as a contact condition. . This sliding resistance is a linear function, a gradually increasing function of asymptotic characteristics, a gradually decreasing hyperbolic function, a function by a polynomial in which the value of sliding resistance changes stepwise according to input, a nonlinear function, etc. Can be determined by a combination of functions. For example, up to a predetermined input value, a predetermined value of a large sliding resistance is in a restrained state in which the same position is maintained and moved, and when the input value exceeds this value, each slides apart by a predetermined amount of deviation. A function can be defined to be in a state.

また、図16(D)に示すように、摩擦係数による接触条件は、最内層42と中間層44との相対移動(摺動)に対して予め定めた値の摩擦係数を付加するものである。具体的には、点Paと点Da及び点Pbと点Dbが、3次元的に離間するための座標関係を摩擦係数で規定することを接触条件として、接触要素52と関連付け要素とを関連付ける。この摩擦係数は、一定値であってもよく、上記と同様の各種関数で定めてもよい。   As shown in FIG. 16D, the contact condition based on the friction coefficient adds a predetermined coefficient of friction to the relative movement (sliding) between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44. . Specifically, the contact element 52 and the association element are associated with each other under the condition that the frictional coefficient defines the coordinate relationship for the point Pa and the point Da and the point Pb and the point Db to be three-dimensionally separated. This friction coefficient may be a constant value or may be determined by various functions similar to the above.

図16(E)に示すように、形状保存による接触条件は、最内層42と中間層44との相対移動に対して予め定めた値の弾性係数等の形状保存係数を付加するものである。具体的には、点Paと点Da及び点Pbと点Dbが、3次元的に離間するための座標関係を形状保存係数で規定することを接触条件として、接触要素52と関連付け要素とを関連付ける。この形状保存係数は、一定値であってもよく、上記と同様の各種関数で定めてもよい。なお、形状保存係数は、層の変更を考慮すると、図16(E)に示すように、3次元の各方向に対して規定することが好ましい。これにより、3次元の各方向について接触条件を定めることができる。   As shown in FIG. 16E, the contact condition by shape preservation adds a shape preservation coefficient such as an elastic coefficient having a predetermined value for the relative movement between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44. Specifically, the contact element 52 and the association element are associated with each other by using, as a contact condition, the coordinate relationship for the three-dimensional separation between the point Pa and the point Da and the point Pb and the point Db is defined by the shape preservation coefficient. . This shape preservation coefficient may be a constant value or may be determined by various functions similar to the above. Note that the shape preservation coefficient is preferably defined for each of the three-dimensional directions as shown in FIG. Thereby, contact conditions can be defined for each of the three-dimensional directions.

従って、ステップ248の処理では、隣接する複数層について相対的な移動の制限を規定しつつ相対的な移動を可能とするように、具体的には、接触要素52と関連付け要素と(点Paと点Da及び点Pbと点Db)を、3次元的に離間する座標関係を有することを可能とする相対的な移動の制限を規定する接触条件を付与して、関連付ける。   Therefore, in the process of step 248, specifically, the contact element 52 and the associated element (point Pa and The points Da and Pb and the point Db) are associated with each other by applying a contact condition that defines a relative movement restriction that enables a three-dimensionally spaced coordinate relationship.

これにより、接触要素52と関連付け要素との間で、第1層(ここでは最内層42)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって生じる外部に対して作用する力、または第1層に対して外部から作用される力を、接触した第1層と隣接層との間で関連付けることができる。   Thereby, between the contact element 52 and the association element, a force acting on the outside caused by deformation or movement of the filament group included in the first layer (here, the innermost layer 42), or the first layer An externally applied force can be associated between the contacted first layer and the adjacent layer.

図示は省略したが、上記と同様に、中間層44である第2層の内接円54には接触要素59が定められ、中間層44の3次元モデル作成時には、その接触要素59に対応する関連付け要素が最内層42である第1層の外接円50上に定まる。従って、接触要素59と外接円50上の関連付け要素とが、相対的な移動の制限を規定する接触条件が付与されて、関連付けられる。これにより、接触要素59と関連付け要素との間で、第2層(ここでは中間層44)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって生じる外部に対して作用する力、または第2層に対して外部から作用される力を、接触された状態を再現可能に第1層と隣接層との間で関連付けることができる。   Although not shown, a contact element 59 is defined on the inscribed circle 54 of the second layer, which is the intermediate layer 44, as described above, and corresponds to the contact element 59 when creating the three-dimensional model of the intermediate layer 44. The association element is determined on the circumscribed circle 50 of the first layer which is the innermost layer 42. Therefore, the contact element 59 and the association element on the circumscribed circle 50 are associated with each other by giving a contact condition that regulates a relative movement restriction. Thereby, between the contact element 59 and the associating element, a force acting on the outside caused by deformation or movement of the filament group included in the second layer (here, the intermediate layer 44), or the second layer An externally applied force can be associated between the first layer and the adjacent layer so that the contacted state can be reproduced.

なお、上記では、接触要素52,59の各々に対応して関連付け要素を個別に定める場合を説明したが、上記の関連付けは、接触要素同士の間で行うようにしても良い。例えば、最も近い接触要素同士を相対的な移動の制限を規定する接触条件を付与して、関連付ければよい。この場合には、上記関連付け要素は不要であり、接触要素のみによる処理で実行することができる。   In the above description, a case has been described in which the association elements are individually determined corresponding to each of the contact elements 52 and 59. However, the association may be performed between the contact elements. For example, the closest contact elements may be associated with each other by applying a contact condition that defines a relative movement restriction. In this case, the association element is not necessary, and can be executed by processing using only the contact element.

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の3次元モデル作成が終了すると、ステップ250へ進み、タイヤコード40の全層についての3次元モデルの作成が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に3次元モデルを作成する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ244乃至ステップ248の処理を実行する。一方、ステップ250で肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   When the creation of the three-dimensional model of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 250 to determine whether the creation of the three-dimensional model for all layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, a three-dimensional model is sequentially created for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, in the example of FIG. 9, because of the three-layer structure, the processing from step 244 to step 248 is executed for the outermost layer 46. On the other hand, if the determination at step 250 is affirmative, the present processing routine is terminated.

以上の処理によって、内層から外層に向けて順次フィラメント群からなる層を形成し、隣り合う層間が互いに接触される複数層からなる3次元モデルを作成することができる。   By the above processing, a layer composed of filament groups can be formed sequentially from the inner layer to the outer layer, and a three-dimensional model composed of a plurality of layers in which adjacent layers are in contact with each other can be created.

なお、上記処理(図7)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層について全て接触要素を定義する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れかの層を指定して接触要素を定義することができる。この場合、ステップ244〜250の処理について、3次元モデル作成の処理のみを実行し、接触要素の定義については層指定をすればよい。すなわち、接触要素の定義の層は予め層を表す数値入力がなされているものとし、ステップ246と248の間に接触要素の関連づけをするか否かの判断処理を追加する。この判断処理は、予め入力されている層を表す数値が現在層か否かを判断するもので、肯定されたときにステップ248へ進み、否定されたときステップ250へ進むようにすればよい。   In the above processing (FIG. 7), the case where the contact elements are defined for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described, but the present invention is not limited to this, A contact element can be defined by specifying a layer. In this case, only the process of creating the three-dimensional model is executed for the processes of steps 244 to 250, and the layer designation is performed for the definition of the contact element. That is, it is assumed that a numerical value representing a layer has been input in advance for the layer of definition of the contact element, and a process for determining whether or not to associate the contact element is added between steps 246 and 248. This determination process determines whether or not the numerical value representing the layer inputted in advance is the current layer. When the determination is affirmed, the process proceeds to step 248, and when the determination is negative, the process proceeds to step 250.

このように、本実施形態は、中心から外側に向かい2層以上複数の分類層で構成されるタイヤコードに容易に適用することができる。すなわち、ステップ222〜230の処理およびステップ244〜250の処理で説明したように、2層から最外層の分類層まで繰り返し適用するので、2層,3層,4層・・・、というように複数の層について適用できる。また、何れかの層を指定して適用することもできる。   As described above, the present embodiment can be easily applied to a tire cord including two or more classification layers from the center toward the outside. That is, as described in the processing of steps 222 to 230 and the processing of steps 244 to 250, since it is repeatedly applied from the second layer to the outermost classification layer, two layers, three layers, four layers, and so on. Applicable to multiple layers. Also, any layer can be specified and applied.

また、本発明は、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。すなわち、複数の分類層で構成されるタイヤコードを、単一層と定義することにより、本実施形態を、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。   Further, the present invention can be applied to a tire cord group constituted by bundling a plurality of tire cords constituted by a plurality of classification layers or a tire cord group constituted by twisting a plurality. In other words, by defining a tire cord composed of a plurality of classification layers as a single layer, the present embodiment is configured by tying a tire cord group composed of a plurality of tire cords composed of a plurality of classification layers or a plurality of twists. It can be applied to the configured tire cord group.

図17には、上記処理に従って作成した3次元モデルの一例として最内層42、中間層44、及び最外層46の各々が同一撚り方向のフィラメント48で層間で互いに異なる撚り方向のフィラメント48を有する3層構造のタイヤコード40を示した。また、図18には、図17に示した3層のタイヤコード40を3本束ねて構成したタイヤコード41の3次元モデルの一例を示した。   In FIG. 17, as an example of the three-dimensional model created according to the above processing, each of the innermost layer 42, the intermediate layer 44, and the outermost layer 46 has filaments 48 having the same twist direction and filaments 48 having different twist directions between the layers. A layered tire cord 40 is shown. FIG. 18 shows an example of a three-dimensional model of a tire cord 41 formed by bundling three tire cords 40 of the three layers shown in FIG.

図17に示す3次元モデルでは層間で接触される3次元モデルとなり、図18に示す3次元モデルでは各タイヤコード40の第3層(最外層46)の外接形状(コード表面)に接触要素が定義されるので、3層撚りの3本のタイヤコード40が互いに接触される3次元モデルとなる。以上説明したタイヤコード40及びタイヤコード41の外部にゴム等をモデル化することは、円の外側に要素を生成するだけなので、非常に容易に可能である。   The three-dimensional model shown in FIG. 17 is a three-dimensional model that is contacted between the layers. In the three-dimensional model shown in FIG. 18, the contact elements are formed on the circumscribed shape (cord surface) of the third layer (outermost layer 46) of each tire cord 40. As a result, a three-dimensional model in which three tire cords 40 of three-layer twist are brought into contact with each other is obtained. Modeling rubber or the like outside the tire cord 40 and the tire cord 41 described above is very easy because it only creates an element outside the circle.

なお、図示は省略したが、上記と同様の処理によってスパイラル形状のタイヤコードについても3次元モデルを作成することができる。   Although not shown, a three-dimensional model can be created for a spiral tire cord by the same processing as described above.

(挙動シミュレーション)
次に、上記の3次元モデルのタイヤコードを用いて、タイヤモデルを形成し、タイヤの挙動について解析を行う一例を説明する。
(Behavior simulation)
Next, an example in which a tire model is formed using the tire code of the above three-dimensional model and the behavior of the tire is analyzed will be described.

図2は、タイヤの挙動解析プログラムの処理ルーチンを示すものである。ステップ100では、挙動解析の対象となるタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料など)を定める。なお、ステップ100における設定はタイヤ設計案に限定されるものではなく、現存するタイヤを解析する場合を含む。すなわち、現存するタイヤそのものを対象のモデルとして設定してもよい。次のステップ102では、タイヤ設計案を数値解析上のモデルに落とし込むためのタイヤのタイヤモデルを作成する。このタイヤモデルの作成は、用いる数値解析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手法として有限要素法(FEM)を用いるものとする。従って、上記ステップ102で作成するタイヤモデルは、有限要素法(FEM)に対応した要素分割、例えば、メッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプログラムヘのインプットデータ形式に数値化したものをいう。この要素分割とはタイヤ、及び路面(後述)等の対象物を小さな幾つかの(有限の)小部分に分割することをいう。この小部分ごとに計算を行い全ての小部分について計算した後、全部の小部分を足し合わせることにより全体の応答を得ることができる。   FIG. 2 shows a processing routine of the tire behavior analysis program. In step 100, a design plan (tire shape, structure, material, etc.) of a tire to be subjected to behavior analysis is determined. Note that the setting in step 100 is not limited to the tire design plan, but includes the case of analyzing an existing tire. That is, the existing tire itself may be set as the target model. In the next step 102, a tire tire model for creating a tire design plan into a numerical analysis model is created. The creation of the tire model differs slightly depending on the numerical analysis method used. In this embodiment, a finite element method (FEM) is used as a numerical analysis method. Therefore, the tire model created in step 102 is divided into a plurality of elements by element division corresponding to the finite element method (FEM), for example, mesh division, and the tire is created based on a numerical / analytical method. This is a digitized input data format for computer programs. This element division means dividing an object such as a tire and a road surface (described later) into several small (finite) small parts. After calculating every small part and calculating all the small parts, the whole response can be obtained by adding all the small parts.

上記ステップ102のタイヤモデルの作成では、図3に示すタイヤモデル作成ルーチンが実行される。まず、ステップ112では、タイヤ径方向断面のモデル(タイヤ断面モデル、すなわちタイヤ断面データ)を作成する。また、タイヤ断面内のゴム、補教材(ベルト、プライ等、鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねたもの等)をそれぞれ有限要素法のモデル化手法に応じてモデル化する。次のステップ114では、2次元データであるタイヤ断面データ(タイヤ径方向断面のモデル)を周方向に一周分(360度)展開し、タイヤの3次元(3D)モデルを作成する。   In the creation of the tire model in step 102, a tire model creation routine shown in FIG. 3 is executed. First, in step 112, a tire radial section model (tire section model, that is, tire section data) is created. In addition, rubber in the tire cross section, supplementary teaching materials (belts, plies, etc., reinforcing cords made of iron / organic fibers, etc., bundled in a sheet shape, etc.) are modeled according to the modeling method of the finite element method, respectively. . In the next step 114, two-dimensional tire cross-section data (tire radial cross-section model) is developed for one turn (360 degrees) in the circumferential direction to create a three-dimensional (3D) model of the tire.

なお、補教材(ベルト、プライ等、鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねたもの等)を含むタイヤコードについては、後述するように詳細な解析モデルを作成するので、ここでは、一様なタイヤコードとしてモデルを作成すればよい。   For tire cords including supplementary teaching materials (belts, plies, etc., reinforcing cords made of iron / organic fibers, etc., bundled in a sheet), a detailed analysis model will be created as described later. Then, what is necessary is just to create a model as a uniform tire code.

次に、図3のステップ116では、タイヤ各部のゴムの構成材料を設定する。このステップでは、タイヤの各部位に応じた剛性などの材料特性の構成材料を選択する。次のステップ118では、タイヤコードを詳細にモデル化するタイヤコードの解析モデルの作成処理を実行して本ルーチンを終了する。なお、ステップ118のタイヤコードの解析モデルの作成処理では、上述のタイヤコードの解析モデルを作成する処理ルーチン(図5参照)が実行される。   Next, in step 116 of FIG. 3, the constituent material of the rubber of each part of the tire is set. In this step, a constituent material having material characteristics such as rigidity corresponding to each part of the tire is selected. In the next step 118, a tire code analysis model creation process for modeling the tire code in detail is executed, and this routine is terminated. In the tire code analysis model creation process in step 118, the above-described processing routine for creating the tire code analysis model (see FIG. 5) is executed.

上記のようにして作成したタイヤコード40の有限要素モデル(解析モデル)を含むタイヤモデルを作成した後には、図2のステップ104へ進み、路面の設定すなわち路面モデルの作成と共に路面状態の入力がなされる。このステップ104では、路面をモデル化し、そのモデル化した路面を実際の路面状態に設定するために入力するものである。路面のモデル化は、路面形状を要素分割してモデル化し、路面の摩擦係数μを選択設定することで路面状態を入力する。例えば、路面状態により乾燥(DRY)、濡れ(WET)、氷上、雪上、非舗装等に対応する路面の摩擦係数μが存在するので、摩擦係数μについて適正な値を選択することで、実際の路面状態を再現させることができる。   After the tire model including the finite element model (analysis model) of the tire cord 40 created as described above is created, the process proceeds to step 104 in FIG. 2, and the road surface setting, that is, the creation of the road surface model and the input of the road surface state are performed. Made. In this step 104, the road surface is modeled and input for setting the modeled road surface to an actual road surface state. The road surface is modeled by dividing the road surface shape into elements and selecting the road surface friction coefficient μ and inputting the road surface state. For example, depending on the road surface condition, there is a road friction coefficient μ corresponding to dry (DRY), wet (WET), on ice, snow, unpaved, etc., so by selecting an appropriate value for the friction coefficient μ, The road surface condition can be reproduced.

なお、流体モデルを作成して、路面とタイヤモデルの間に設けても良い。流体モデルは、タイヤの一部(または全部)および接地面、タイヤが移動・変形する領域を含む流体領域を分割し、モデル化するものである。   A fluid model may be created and provided between the road surface and the tire model. The fluid model divides and models a part (or all) of a tire, a ground contact surface, and a fluid region including a region where the tire moves and deforms.

このようにして、路面状態の入力がなされると、次のステップ106において、境界条件の設定がなされる。この境界条件とは、タイヤモデルに解析上すなわちタイヤの挙動をシミュレートする上で必要なものであり、タイヤモデルに付与する各種条件である。このステップ106の境界条件の設定では、まず、タイヤモデルには内圧を与えて、タイヤモデルに回転変位及び直進変位(変位は力、速度でも良い)の少なくとも一方と、予め定めた負荷荷重と、の少なくとも1つを与える。なお、路面との摩擦を考慮する場合は、回転変位(または力、速度でもよい)もしくは直進変位(または力、速度でもよい)のどちらか一方のみでよい。   In this way, when the road surface condition is input, the boundary condition is set in the next step 106. The boundary conditions are necessary for analysis of the tire model, that is, for simulating the behavior of the tire, and are various conditions given to the tire model. In the setting of the boundary condition in step 106, first, an internal pressure is applied to the tire model, and at least one of rotational displacement and straight displacement (displacement may be force or speed) is applied to the tire model, a predetermined load load, Give at least one of In addition, when considering friction with the road surface, only one of rotational displacement (or force or speed) or straight displacement (or force or speed) may be used.

次に、ステップ106までに作成されたり設定されたりした数値モデルをもとに、解析としてのタイヤモデルの変形計算を行う。すなわち、上記ステップ106で境界条件の設定が終了すると、ステップ108へ進み、タイヤモデルの変形計算を行う。このステップ108では、タイヤモデルおよび与えた境界条件より、有限要素法に基づいてタイヤモデルの変形計算を行う。この変形計算は、タイヤ転動時の状態を得るために(過渡的な状態を得るために)、タイヤモデルの変形計算を繰り返し(例えば1msec以内の計算を繰り返して行い)、その度に境界条件を更新するようにしてもよい。また、変形計算は、タイヤ変形が定常状態となることを想定した予め定めた計算時間を採用することができる。次のステップ110では、上述の計算結果を出力する。この計算結果とは、タイヤ変形時の物理量を採用する。具体的には、サイドのたわみ量や接地形状、接地圧分布、タイヤ中心に作用する横力等である。   Next, a deformation calculation of the tire model as an analysis is performed based on the numerical model created or set up to step 106. That is, when the setting of the boundary condition is completed in step 106, the process proceeds to step 108, and the tire model is calculated for deformation. In this step 108, deformation calculation of the tire model is performed based on the finite element method from the tire model and the given boundary conditions. This deformation calculation repeats the tire model deformation calculation (for example, repeat the calculation within 1 msec) in order to obtain the tire rolling state (to obtain a transient state), and each time the boundary condition May be updated. The deformation calculation can employ a predetermined calculation time assuming that the tire deformation is in a steady state. In the next step 110, the calculation result is output. This calculation result uses a physical quantity at the time of tire deformation. Specifically, side deflection amount, contact shape, contact pressure distribution, lateral force acting on the tire center, and the like.

なお、計算結果の出力は、タイヤの接地部の形状や接地圧の分布、タイヤ中心に作用する力等の値または分布を可視化することを採用してもよい。これらは計算結果の値や変化量または変化率、力の向き(ベクトル)そして分布から導出することができ、それらをタイヤモデル周辺やパターン周辺とを共に線図等で表せば、把握しやすく提示可能な可視化をすることができる。   The calculation result may be output by visualizing the value or distribution of the shape of the contact portion of the tire, the distribution of contact pressure, the force acting on the center of the tire, or the like. These can be derived from the calculation result value, change amount or change rate, force direction (vector) and distribution, and if they are shown together with the tire model and pattern periphery in a diagram etc., they are presented for easy understanding. Possible visualizations can be made.

このように、本実施の形態では、タイヤに含まれるタイヤコードを、詳細に有限要素モデルでモデル化して、そのモデル(解析モデル)を含むタイヤモデルでタイヤの挙動をより実際形状に沿った解析をすることが可能になる。従って、タイヤコードを簡略化した要素により解析するのに比べて高精度で解析することができる。   As described above, in the present embodiment, the tire cord included in the tire is modeled in detail by the finite element model, and the tire behavior including the model (analysis model) is analyzed in accordance with the actual shape. It becomes possible to do. Therefore, it is possible to analyze the tire cord with higher accuracy than in the case where the tire cord is analyzed by a simplified element.

次に、本発明の実施例を詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

本実施例としてモデル化・試作した層間を接触条件により接触させたタイヤコードは、フィラメント直径(2r)が全て0.25mm、第1層がフィラメントを{2r/3・(3)1/2・0.125}mmの円周上に均等配置で3本並べ、第2層は第1層に接するように9本、第3層は第2層に接するように15本を配列したものである。撚りピッチは第1層から、5,10、15mmとし、タイヤコード長手方向の要素分割は第1層から10,20,30個/ピッチとした。このタイヤコードを長さ30mmだけモデル化した。また、フィラメント周囲に充填剤としてゴムを用いた。解析は両端平面内で固定し、長手方向に引っ張ることを行った。 The tire cord modeled and prototyped as a working example in accordance with the contact condition was all 0.25 mm in filament diameter (2r), and the filament in the first layer was {2r / 3 · (3) 1/2 · Three are arranged in a uniform arrangement on a circumference of 0.125} mm, the second layer is arranged so as to be in contact with the first layer, and the third layer is arranged so as to be in contact with the second layer. . The twist pitch was 5, 10, and 15 mm from the first layer, and the element division in the tire cord longitudinal direction was 10, 20, and 30 / pitch from the first layer. This tire cord was modeled by a length of 30 mm. Also, rubber was used as a filler around the filament. The analysis was carried out by fixing in both end planes and pulling in the longitudinal direction.

図19には、変形前後の3次元モデルを示した。図19(A)はフィラメント周囲に充填剤が存在する変形前の3次元モデルであり、図19(B)は変形後の3次元モデルである。また、図19(C)はフィラメントのみの変形前の3次元モデルであり、図19(D)は変形後の3次元モデルである。図から理解されるように、引張り変形によりフィラメントがコード長手方向となす角度が小さくなり、長手方向の節点間隔が大きくなるという実際形状に則した結果を得た。   FIG. 19 shows a three-dimensional model before and after deformation. FIG. 19A is a three-dimensional model before deformation in which a filler exists around the filament, and FIG. 19B is a three-dimensional model after deformation. FIG. 19C is a three-dimensional model before deformation of only the filament, and FIG. 19D is a three-dimensional model after deformation. As can be understood from the figure, a result conforming to the actual shape was obtained in which the angle formed by the filament with the longitudinal direction of the cord is reduced by tensile deformation, and the distance between the nodes in the longitudinal direction is increased.

上記のタイヤコード40を備えたタイヤについて解析した結果は次の通りである。本実施例としてモデル化・試作したタイヤは、タイヤサイズは205/55R16であり、内圧220kPa、荷重4.4kNで、タイヤを路面に押しつけた後に横方向に30mmせん断する解析を実施した結果を示す。以下の表1では、タイヤ幅方向中心の回転中心から垂直下方の点での最外層におけるスチールベルトの幅方向の変位について、実測値を100として、従来方法の簡易モデル、及び本実施形態の解析モデルについて指数で結果を示した。   The result of analyzing the tire provided with the tire cord 40 is as follows. The tire modeled and prototyped as this example has a tire size of 205 / 55R16, an internal pressure of 220 kPa, a load of 4.4 kN, and the result of carrying out an analysis of 30 mm in the lateral direction after pressing the tire against the road surface. . In Table 1 below, with respect to the displacement in the width direction of the steel belt in the outermost layer at a point vertically downward from the center of rotation in the tire width direction center, an actual measurement value is set to 100, and a simplified model of the conventional method and an analysis of the present embodiment The results are shown by index for the model.

Figure 2008230375
Figure 2008230375

表1から理解されるように、本実施形態の解析モデルを用いることで、より実測に近い結果を得ることができた。   As understood from Table 1, by using the analysis model of this embodiment, a result closer to actual measurement could be obtained.

本発明の実施の形態にかかる、タイヤコードの解析モデルを作成すると共に作成した解析モデルを用いてタイヤの挙動シミュレーションを実施するためのパーソナルコンピュータの概略図である。1 is a schematic diagram of a personal computer for creating a tire code analysis model and performing a tire behavior simulation using the created analysis model according to an embodiment of the present invention. FIG. 本実施の形態にかかる、タイヤの挙動解析プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the tire behavior analysis program concerning this Embodiment. タイヤモデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a tire model creation process. タイヤ断面モデルを示す線図である。It is a diagram which shows a tire cross-section model. 本発明の実施の形態にかかる、タイヤコードの解析モデルを作成する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which produces the analysis model of a tire cord concerning embodiment of this invention. タイヤコードの2次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a 2-dimensional model creation process of a tire code. タイヤコードの3次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a 3-dimensional model creation process of a tire code. 単撚りのタイヤコードのモデル化の説明図である。It is explanatory drawing of modeling of the tire cord of a single twist. タイヤコードのフィラメント層を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the filament layer of a tire cord. タイヤコードの最内層42のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円50に定めた接触要素52を示している。FIG. 5 is an explanatory diagram of modeling of the innermost layer 42 of the tire cord, where (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a contact element 52 defined on a circumscribed circle 50. Yes. タイヤコードの中間層44のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円58に定めた接触要素58を示している。FIG. 5 is an explanatory diagram of modeling of the intermediate layer 44 of the tire cord, where (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a contact element 58 defined by a circumscribed circle 58. Yes. 2次元モデルを示すイメージ図であり、(A)は3層のタイヤコード、(B)は2層のタイヤコードを示している。It is an image figure which shows a two-dimensional model, (A) has shown the tire cord of 3 layers, (B) has shown the tire cord of 2 layers. 3層のタイヤコードを3本束ねて構成したタイヤコードを示すイメージ図である。It is an image figure showing a tire cord constituted by bundling three tire cords of three layers. 最内層についての3次元モデルを示すイメージ図であり、(A)はフィラメントのみ、(B)はフィラメント周囲に充填材を備えたものを示している。It is an image figure which shows the three-dimensional model about an innermost layer, (A) shows only a filament and (B) has shown what provided the filler around the filament. 中間層についての3次元モデルを示すイメージ図であり、(A)はフィラメントのみ、(B)はフィラメント周囲に充填材を備えたものを示している。It is an image figure which shows the three-dimensional model about an intermediate | middle layer, (A) shows only a filament and (B) has shown what provided the filler around the filament. 接触要素の説明図である。It is explanatory drawing of a contact element. 本実施形態の処理に従って作成した3次元モデルのタイヤコードの一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the tire code of the three-dimensional model created according to the process of this embodiment. タイヤコードを3本束ねて構成したタイヤコードの3次元モデルの一例を示しイメージ図である。It is an image figure showing an example of a three-dimensional model of a tire cord formed by bundling three tire cords. 実施例にかかる変形前後の3次元モデルを示すイメージ図であり、(A)は充填剤有で変形前の3次元モデル、(B)は変形後、(C)はフィラメントのみの変形前の3次元モデル、(D)は変形後を示している。It is an image figure which shows the three-dimensional model before and behind a deformation | transformation concerning an Example, (A) is a three-dimensional model before a deformation | transformation with a filler, (B) is after a deformation | transformation, (C) is the three-dimensional before a deformation | transformation of only a filament. The model (D) shows the state after deformation.

符号の説明Explanation of symbols

10 キーボード
12 コンピュータ本体
14 CRT
30 タイヤモデル
FD フレキシブルディスク(記録媒体)
10 Keyboard 12 Computer body 14 CRT
30 Tire model FD Flexible disk (recording medium)

Claims (6)

タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成方法であって、
前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する工程と、
前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する工程と、
前記第1層に隣接する外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する工程と、
前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する工程と、
前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、
前記設定した接触要素に対応する、前記第1層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の内周の要素、および前記第2層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第1層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、
を含むことを特徴とするタイヤコードの解析モデル作成方法。
An analysis model creation method for a tire code that constitutes a part of a tire model used to calculate a tire corresponding to a numerical calculation model,
When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twist direction of the filament elements, Defining, for the inner first layer, a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction;
Forming the first two-dimensional region by dividing the first two-dimensional region into predetermined dividing elements that can be numerically calculated while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Defining, for an outer second layer adjacent to the first layer, a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction;
Forming the second layer by dividing the second two-dimensional region by a predetermined dividing element that can be numerically calculated while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Setting a contact element on at least one of an outer periphery of the first two-dimensional region and an inner periphery of the second two-dimensional region;
Corresponding to the set contact element, the outer peripheral contact element of the first layer, the inner peripheral element of the second layer in contact with the contact element, and the inner peripheral contact element of the second layer and the contact element Setting and associating at least one of the outer peripheral elements of the first layer in contact with each other with a contact condition that defines a restriction on relative movement between the elements;
A method for creating an analysis model of a tire code, comprising:
前記接触要素は周面の少なくとも一部の面で設定され、前記関連付けは前記少なくとも一部の面に対応する周面の少なくとも一部の面である
ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The tire according to claim 1, wherein the contact element is set on at least a part of a peripheral surface, and the association is at least a part of a peripheral surface corresponding to the at least part of the surface. Code analysis model creation method.
前記第2層に隣接する外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第3の2次元領域を設定する工程と、
前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、
前記第2の2次元領域の外周および前記第3の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、
前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
Setting a third two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction for an outer third layer adjacent to the second layer;
Forming the third layer by dividing the third two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Setting contact elements on at least one of an outer periphery of the second two-dimensional region and an inner periphery of the third two-dimensional region;
The contact element on the outer periphery of the second layer corresponding to the set contact element, the inner periphery element of the third layer in contact with the contact element, and the contact element on the inner periphery of the third layer and the contact element Setting and associating at least one of the elements on the outer periphery of the second layer in contact with each other with a contact condition defining a restriction on relative movement between the elements; and
The tire code analysis model creation method according to claim 1, further comprising:
前記2次元領域は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The tire code analysis model creation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the two-dimensional region includes each region of a filament element and a filler.
タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成装置であって、
前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、
前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、
前記第1層に隣接する外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、
前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、
前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する設定手段と、
前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける関連付け手段と、
を備えたことを特徴とするタイヤコードの解析モデル作成装置。
An analysis model creation device for a tire code constituting a part of a tire model used for calculating a tire corresponding to a numerical calculation model,
When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twist direction of the filament elements, A first defining means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the inner first layer;
First forming means for forming a first layer divided into predetermined dividing elements capable of numerical calculation while twisting the first two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
A second defining means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting a longitudinal direction with respect to an outer second layer adjacent to the first layer;
A second forming means for forming a second layer by dividing the second two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Setting means for setting contact elements on at least one of the outer periphery of the first two-dimensional region and the inner periphery of the second two-dimensional region;
The contact element on the outer periphery of the second layer corresponding to the set contact element, the inner periphery element of the third layer in contact with the contact element, and the contact element on the inner periphery of the third layer and the contact element Association means for setting and associating at least one of the outer peripheral elements of the second layer in contact with each other by setting a contact condition defining a restriction on relative movement between the elements;
An analysis model creation device for a tire code, comprising:
タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデルを作成するためのコンピュータを、
前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、
前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、
前記第1層に隣接する外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、
前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、
前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する設定手段と、
前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける関連付け手段と、
として機能させるタイヤコードの解析モデル作成プログラム。
A computer for creating an analysis model of a tire code constituting a part of a tire model used for calculating a tire corresponding to a numerical calculation model;
When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twist direction of the filament elements, A first defining means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the inner first layer;
First forming means for forming a first layer divided into predetermined dividing elements capable of numerical calculation while twisting the first two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
A second defining means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting a longitudinal direction with respect to an outer second layer adjacent to the first layer;
A second forming means for forming a second layer by dividing the second two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Setting means for setting contact elements on at least one of the outer periphery of the first two-dimensional region and the inner periphery of the second two-dimensional region;
The contact element on the outer periphery of the second layer corresponding to the set contact element, the inner periphery element of the third layer in contact with the contact element, and the contact element on the inner periphery of the third layer and the contact element Association means for setting and associating at least one of the elements on the outer periphery of the second layer that contact with each other by setting a contact condition that defines a relative movement restriction between the elements;
An analysis model creation program for tire cords to function as
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