JP2009129339A - Tire performance simulation method, tire performance simulation apparatus and tire performance simulation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムに係り、より詳しくは、有限要素法等によりタイヤの性能をシミュレーションするタイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムに関する。 The present invention relates to a tire performance simulation method, a tire performance simulation device, and a tire performance simulation program. More specifically, the present invention relates to a tire performance simulation method, a tire performance simulation device, and a tire performance that simulate tire performance by a finite element method or the like. It relates to a simulation program.
タイヤ開発においては、実際にタイヤを作成するのではなく、タイヤの有限要素モデルを作成し、各種の性能評価をコンピュータ上でシミュレーションすることにより開発の効率化を図ることが従来から行われている。 In the development of tires, instead of actually creating a tire, it has been conventionally practiced to create a finite element model of the tire and to improve the development efficiency by simulating various performance evaluations on a computer. .
例えば、転動するタイヤのトレッドパターンの性能をシミュレーションする方法としては、以下の3つの方法が広く知られている。 For example, the following three methods are widely known as methods for simulating the performance of a tread pattern of a rolling tire.
第1の方法として、トレッドパターンがモデル化されたタイヤモデルを転動解析する方法がある。以下では、この方法をパターン転動解析と呼ぶ。 As a first method, there is a method of rolling analysis of a tire model in which a tread pattern is modeled. Hereinafter, this method is referred to as pattern rolling analysis.
第2の方法として、タイヤモデルの表面の一部または全部を剥ぎ取り、その部分に別途モデル化したトレッドパターンモデルをタイヤモデルに貼り付け、転動解析を行う方法がある(例えば特許文献1参照)。以下では、この方法をパターン付き転動解析と呼ぶ。 As a second method, there is a method in which a part or all of the surface of the tire model is peeled off, a tread pattern model separately modeled on that portion is attached to the tire model, and rolling analysis is performed (see, for example, Patent Document 1). ). Hereinafter, this method is referred to as “patterned rolling analysis”.
第3の方法として、スムースタイヤ、リブパターンタイヤ、または、トレッドパターンを簡易的にモデル化した図9に示すようなタイヤ本体モデル100により転動解析を行い、得られたタイヤモデルの変形形状から、図10に示すようなトレッドパターンモデル102の転動状態における軌跡を作成し、この軌跡に沿ってトレッドパターンモデル102を転動させることにより詳細な解析を行う方法がある。
As a third method, a rolling analysis is performed with a
ここで、タイヤ本体モデル100での解析をグローバル解析、トレッドパターンモデル102での詳細解析をローカル解析と呼ぶ。そして、これらの組み合わせによるタイヤのトレッドパターン性能のシミュレーション方法を転動グローバル・ローカル解析と呼ぶ。例えば特許文献2、3に開示されたシミュレーション方法がこれにあたる。
Here, the analysis in the
また、タイヤモデルの転動解析を擬似的に行う方法として、タイヤモデルをシミュレーションにおいて実際に転動させることなく擬似的にタイヤの定常転動状態を解析する方法がある。例えば非特許文献1に記載されたSteady State Transport解析(定常輸送解析)である。これを擬似転動解析と呼ぶ。
しかしながら、上記第1〜第3の方法におけるタイヤの転動解析では、解析に長時間を要する。このため、パターン転動解析やパターン付き転動解析はトレッドパターンも含めてタイヤ設計要素を変更する度に長時間の解析を再実行する必要があり設計効率が悪い、という問題があった。 However, the tire rolling analysis in the first to third methods requires a long time for the analysis. For this reason, the pattern rolling analysis and the rolling analysis with a pattern have a problem that it is necessary to re-execute a long time analysis every time a tire design element including a tread pattern is changed, resulting in poor design efficiency.
また、転動グローバル・ローカル解析は、トレッドパターンモデルのみの変更の場合にはローカル解析のみを再実行すればよいというメリットがある。しかしながら、トレッドパターン以外のタイヤ設計要素、例えば内部補強材の変更などがあった場合にはやはりグローバル解析からやり直す必要があり効率が悪い、という問題があった。 Further, the rolling global / local analysis has an advantage that only the local analysis needs to be re-executed when only the tread pattern model is changed. However, when there is a change in a tire design element other than the tread pattern, for example, an internal reinforcing material, there is a problem that it is necessary to start again from the global analysis and the efficiency is low.
一方、擬似転動解析は、擬似的に転動中のタイヤの状態を高速にシミュレーションすることが可能であるものの、シミュレーションにおいてタイヤモデルを転動させて軌跡を得るのではなく、擬似的に定常転動状態を解析する、すなわちタイヤの定常状態における変形が得られるだけであるため、複雑な形状のトレッドパターンの各部のタイヤ転動時における軌跡を取得することが困難である。このため、スムースタイヤやリブパターンタイヤ等の単純なパターンのタイヤしか扱うことが出来ず、複雑形状のトレッドパターンのタイヤについては精度良くシミュレーションするのが困難である、という問題があった。 On the other hand, pseudo-rolling analysis can simulate the condition of a tire that is rolling in a pseudo manner at a high speed, but it does not obtain a trajectory by rolling a tire model in the simulation, but in a pseudo-steady state. Since the rolling state is analyzed, that is, only the deformation in the steady state of the tire is obtained, it is difficult to obtain the trajectory at the time of tire rolling of each part of the tread pattern having a complicated shape. For this reason, only a simple pattern tire such as a smooth tire or a rib pattern tire can be handled, and there is a problem that it is difficult to accurately simulate a tire having a complicated shape tread pattern.
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、複雑な形状のトレッドパターンのタイヤでも精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができるタイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a tire performance simulation method, a tire performance simulation apparatus, and a tire performance simulation capable of accurately simulating tire performance even with a tire having a tread pattern having a complicated shape. The purpose is to provide a program.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明のタイヤ性能シミュレーション方法は、タイヤ本体を複数のタイヤ本体要素にメッシュ分割したタイヤ本体モデルについて擬似転動解析を実行するステップと、前記擬似転動解析により得られた前記タイヤ本体モデルの各タイヤ本体要素の節点に関するタイヤ本体要素節点情報に基づいて、タイヤのトレッドパターンを複数のトレッドパターン要素にメッシュ分割したトレッドパターンモデルと前記タイヤ本体モデルとの接触面における、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡を求めるステップと、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡に基づいて、前記トレッドパターン要素の変形に関するトレッドパターン要素変形情報を求めるステップと、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a tire performance simulation method according to a first aspect of the present invention includes a step of performing a pseudo rolling analysis on a tire body model in which a tire body is mesh-divided into a plurality of tire body elements; A tread pattern model obtained by dividing a tire tread pattern into a plurality of tread pattern elements based on tire body element node information on nodes of each tire body element of the tire body model obtained by dynamic analysis, and the tire body model, Obtaining a nodal locus of the tread pattern element on the contact surface, and obtaining a tread pattern element deformation information related to the deformation of the tread pattern element based on the nodal locus of the tread pattern element. It is characterized by.
この発明によれば、タイヤ本体モデルについて擬似転動解析を実行し、この擬似転動解析により得られたタイヤ本体モデルの各タイヤ本体要素の節点に関するタイヤ本体要素節点情報に基づいて、タイヤのトレッドパターンを複数のトレッドパターン要素にメッシュ分割したトレッドパターンモデルとタイヤ本体モデルとの接触面における、トレッドパターン要素の節点の軌跡を求め、求めたトレッドパターン要素の節点の軌跡に基づいて、トレッドパターン要素の変形に関するトレッドパターン要素変形情報を求める。 According to the present invention, a pseudo rolling analysis is performed on the tire body model, and the tire tread is based on the tire body element node information regarding the nodes of each tire body element of the tire body model obtained by the pseudo rolling analysis. The tread pattern element node trajectory is obtained on the contact surface between the tire body model and the tread pattern model obtained by dividing the pattern into a plurality of tread pattern elements, and the tread pattern element is determined based on the obtained tread pattern element node trajectory. Tread pattern element deformation information related to the deformation of the.
これにより、複雑な形状のトレッドパターンのタイヤでも精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができる。 Thereby, the tire performance can be accurately simulated even with a tire having a tread pattern having a complicated shape.
なお、請求項2に記載したように、前記タイヤ本体要素節点情報のうち前記接触面における前記タイヤ本体要素の節点に関する情報に基づいて、前記接触面における前記タイヤ本体要素の節点間の接続に関する接続情報を補間するステップを含むようにしてもよい。これにより、より精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができる。 In addition, as described in claim 2, the connection related to the connection between the nodes of the tire body element on the contact surface based on the information on the node of the tire body element on the contact surface of the tire body element node information. A step of interpolating information may be included. Thereby, the tire performance can be simulated with higher accuracy.
また、請求項3に記載したように、前記接続情報は、前記タイヤの周方向については円筒座標系における円筒要素を用いて補間するようにしてもよい。これにより、より精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができる。 Further, as described in claim 3, the connection information may be interpolated using a cylindrical element in a cylindrical coordinate system in the circumferential direction of the tire. Thereby, the tire performance can be simulated with higher accuracy.
さらに、この場合、請求項4に記載したように、前記接続情報は、前記タイヤの径方向については一次式で補間し、前記タイヤの周方向については三次式で補間するようにしてもよい。これにより、より精度良くかつ比較的短時間でタイヤ性能をシミュレーションすることができる。
Furthermore, in this case, as described in
請求項5記載のタイヤ性能シミュレーション装置は、タイヤ本体を複数のタイヤ本体要素にメッシュ分割したタイヤ本体モデルについて擬似転動解析を実行する擬似転動解析手段と、前記擬似転動解析により得られた前記タイヤ本体モデルの各タイヤ本体要素の節点に関するタイヤ本体要素節点情報に基づいて、タイヤのトレッドパターンを複数のトレッドパターン要素にメッシュ分割したトレッドパターンモデルと前記タイヤ本体モデルとの接触面における、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡を求める軌跡算出手段と、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡に基づいて、前記トレッドパターン要素の変形に関するトレッドパターン要素変形情報を求める変形情報算出手段と、を備えたことを特徴とする。
The tire performance simulation device according to
この発明によれば、複雑な形状のトレッドパターンのタイヤでも精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができる。 According to the present invention, tire performance can be accurately simulated even with a tread pattern tire having a complicated shape.
請求項6記載の発明のタイヤ性能シミュレーションプログラムは、タイヤ本体を複数のタイヤ本体要素にメッシュ分割したタイヤ本体モデルについて擬似転動解析を実行するステップと、前記擬似転動解析により得られた前記タイヤ本体モデルの各タイヤ本体要素の節点に関するタイヤ本体要素節点情報に基づいて、タイヤのトレッドパターンを複数のトレッドパターン要素にメッシュ分割したトレッドパターンモデルと前記タイヤ本体モデルとの接触面における、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡を求めるステップと、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡に基づいて、前記トレッドパターン要素の変形に関するトレッドパターン要素変形情報を求めるステップと、を含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The tire performance simulation program according to claim 6 includes a step of executing a pseudo rolling analysis on a tire body model obtained by dividing a tire body into a plurality of tire body elements, and the tire obtained by the pseudo rolling analysis. The tread pattern on the contact surface between the tire body model and the tread pattern model obtained by dividing the tire tread pattern into a plurality of tread pattern elements based on the tire body element node information relating to the nodes of the tire body elements of the body model A step of obtaining a nodal locus of the element and a step of obtaining tread pattern element deformation information relating to the deformation of the tread pattern element based on the nodal locus of the tread pattern element. And
この発明によれば、複雑な形状のトレッドパターンのタイヤでも精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができる。 According to the present invention, tire performance can be accurately simulated even with a tread pattern tire having a complicated shape.
以上説明したように、本発明によれば、複雑な形状のトレッドパターンのタイヤでも精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができる、という効果を有する。 As described above, according to the present invention, there is an effect that the tire performance can be accurately simulated even with a tire having a complicated tread pattern.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には一例として空気入りタイヤのタイヤモデルの作成や性能予測を実施するためのタイヤ性能シミュレーション装置として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3次元モデルを作成したり性能を予測したりするコンピュータ本体12、コンピュータ本体12による演算結果や各種画面等を表示するCRT14、及びCRTに表示されたカーソルを所望の位置に移動させたり、カーソル位置のメニュー項目やオブジェクト等を選択したり選択解除したりドラッグしたりする操作を行うためのマウス16から構成されている。
FIG. 1 shows an outline of a personal computer as a tire performance simulation apparatus for creating a tire model of a pneumatic tire and performing performance prediction as an example. This personal computer includes a
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、例えば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に設けられたハードディスク装置等の大容量記憶装置(図示省略)に処理プログラムを格納(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、DVD−ROM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CD−ROM装置、DVD−ROM装置、MD装置、MO装置等を用いればよい。
The computer
なお、コンピュータ本体12のハードディスクには、後述するタイヤ性能シミュレーションプログラムや、これらの実行に必要な各種パラメータやデータ等が記憶されている。
The hard disk of the computer
次に、本実施の形態の作用として、コンピュータ本体12で実行されるタイヤ性能シミュレーションプログラムの処理ルーチンについて図2に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, as a function of the present embodiment, a processing routine of a tire performance simulation program executed by the computer
ステップS1では、タイヤ本体モデルの3次元モデルを作成する。タイヤ本体は、タイヤを構成するカーカスやベルト、サイドウォール、ビード部等のトレッド部以外の部分をいう。タイヤ本体モデルの作成処理は、種々公知の方法を用いることができる。例えば、まずタイヤの径方向におけるタイヤ本体の断面の形状(サイズ)、構造、材料等のタイヤ本体モデルの作成に必要な各種のパラメータをオペレータに入力させる。そして、入力されたパラメータに基づいて、タイヤの径方向におけるタイヤ本体の断面のモデルを作成し、これをメッシュ分割してタイヤの周方向に展開することにより、タイヤ本体モデルを作成することができる。 In step S1, a three-dimensional model of the tire body model is created. The tire body refers to a portion other than the tread portion such as a carcass, a belt, a sidewall, and a bead portion constituting the tire. Various known methods can be used for creating the tire body model. For example, first, the operator inputs various parameters necessary for creating a tire body model such as the shape (size), structure, and material of the cross section of the tire body in the tire radial direction. A tire body model can be created by creating a model of a cross section of the tire body in the radial direction of the tire based on the input parameters, dividing the model into meshes, and developing the tire in the circumferential direction of the tire. .
タイヤ本体モデル及び後述するトレッドパターンモデルの作成は、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、本実施形態で作成するタイヤ本体モデル及びトレッドパターンモデルは、有限要素法(FEM)に対応した要素分割、すなわち、メッシュ分割によって複数の要素に分割されたモデルを、数値解析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。 The creation of the tire body model and the tread pattern model described later 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 body model and the tread pattern model created in the present embodiment are based on the numerical analysis method based on the element division corresponding to the finite element method (FEM), that is, the model divided into a plurality of elements by mesh division. This is a digitized input data format for a created computer program.
この要素分割とは、タイヤを多数の(有限の)要素(小部分)に分割することをいう。各要素は、例えば四面体要素や五面体要素、六面体要素等とすることができる。この要素ごとに数値計算を行い全ての要素について計算した後、全部の要素を組み合わせることにより全体の応答を得ることができる。なお、数値解析手法には有限要素法に限らず、差分法や有限体積法、個別要素法(DEM)等の他の公知の数値解析手法を用いても良い。 This element division means dividing the tire into a large number of (finite) elements (small parts). Each element can be, for example, a tetrahedral element, a pentahedral element, a hexahedral element, or the like. After performing numerical calculation for each element and calculating all the elements, the entire response can be obtained by combining all the elements. The numerical analysis method is not limited to the finite element method, and other known numerical analysis methods such as a difference method, a finite volume method, and a discrete element method (DEM) may be used.
ステップS2では、タイヤ本体モデルについて擬似転動解析を行う。この擬似転動解析は、前述した非特許文献1に記載されたような方法を用いることができる。 In step S2, pseudo rolling analysis is performed on the tire body model. This pseudo rolling analysis can use a method as described in Non-Patent Document 1 described above.
前述した従来の転動グローバル・ローカル解析等の転動解析においては、図3に示すように、複数の要素20にメッシュ分割されたタイヤ本体モデル22を転動させ、タイヤ本体モデル22が定常状態になるまで時々刻々と有限要素法等の方法を用いて力の釣り合いを計算する。
In the rolling analysis such as the conventional rolling global / local analysis described above, as shown in FIG. 3, the
これに対し、擬似転動解析では、図4に示すように、タイヤ本体モデル22を回転させることなくタイヤ本体モデル22の定常状態における力の釣り合いを直接求める。このため、転動解析では定常状態に至るまでに比較的長時間を要するのに対して、擬似転動解析においては、例えば転動解析の約1/50以下の解析時間とすることが可能となる。
On the other hand, in the pseudo rolling analysis, as shown in FIG. 4, the balance of force in the steady state of the
このように、擬似転動解析では、タイヤ本体モデル22を回転させることなくタイヤ本体モデル22の定常状態における力の釣り合いを直接求めるため、タイヤ本体モデル22の定常状態における各メッシュの節点に関する節点情報等が得られる。この節点情報(タイヤ本体要素節点情報)は、各節点の座標情報や節点間の接続に関する接続情報等を含む。これにより、定常状態におけるタイヤの形状を把握することができる。
As described above, in the pseudo rolling analysis, since the balance of force in the steady state of the
ステップS3では、トレッドパターンの3次元モデルを作成する。このトレッドパターンモデルの作成では、トレッドパターンを構成するトレッドブロックの形状(サイズ)、高さ、配置、材料等、トレッドパターンモデルの作成に必要な各種のパラメータをオペレータに入力(指定)させる。そして、入力されたパラメータに基づいて、トレッドパターンの3次元モデルを作成する。例えば、1ピッチ分のトレッドパターンの3次元モデルを作成し、これをタイヤの周方向に展開することで3次元のトレッドパターンモデルを作成することができる。 In step S3, a three-dimensional model of a tread pattern is created. In the creation of the tread pattern model, the operator inputs (specifies) various parameters necessary for creating the tread pattern model, such as the shape (size), height, arrangement, and material of the tread block constituting the tread pattern. Based on the input parameters, a three-dimensional model of the tread pattern is created. For example, it is possible to create a three-dimensional tread pattern model by creating a three-dimensional model of a tread pattern for one pitch and developing it in the circumferential direction of the tire.
ステップS4では、トレッドパターンモデルのローカル解析を行う。前述した従来の転動グローバル・ローカル解析では、タイヤ本体モデルのグローバル解析によってタイヤ本体とトレッドパターンとの接合面におけるタイヤ本体モデルの各メッシュの節点座標の時刻歴を取得し、これに基づいてトレッドパターンの軌跡を得る。すなわち、従来のグローバル解析では、図5に示すように、タイヤ本体モデル22を例えば図中矢印A方向に転動させて解析するので、タイヤ本体モデル22とトレッドパターンモデル24との接合面26の軌跡27、すなわち、接合面26におけるタイヤ本体モデル22の各メッシュの節点座標の時刻歴を取得することができる。
In step S4, a local analysis of the tread pattern model is performed. In the conventional rolling global / local analysis described above, the time history of the node coordinates of each mesh of the tire body model at the joint surface between the tire body and the tread pattern is obtained by the global analysis of the tire body model, and the tread is based on this. Get the trace of the pattern. That is, in the conventional global analysis, as shown in FIG. 5, the
これに対して、本実施形態のようにタイヤ本体モデルのグローバル解析として擬似転動解析を用いた場合、前述したように擬似転動解析では図6(A)に示すようにタイヤ本体モデル22を転動させるのではないため定常状態におけるタイヤの形状しか知ることができない。このため、タイヤ本体モデル22とトレッドパターンモデル24との接合面26におけるタイヤ本体モデル22の各メッシュの節点座標を時刻歴として取得することはできない。
On the other hand, when the pseudo rolling analysis is used as the global analysis of the tire main body model as in the present embodiment, the tire
このため、ステップS4では、図6(B)に示すように、タイヤ本体モデル22とトレッドパターンモデル24との接合面26におけるトレッドパターンモデル24の各メッシュの節点を評価点として設定し、この評価点をタイヤ周方向に沿って移動させながら評価点の位置を取得することにより、トレッドパターンの軌跡を得る。
For this reason, in step S4, as shown in FIG. 6B, the nodes of each mesh of the
ここで、タイヤ本体モデル22とトレッドパターンモデル24との接合面26におけるタイヤ本体モデル22の各メッシュとトレッドパターンモデルの各メッシュとは通常は整合しないため、タイヤ本体モデル22の各メッシュの隣接する節点間を補間してから、トレッドパターンモデル24の軌跡を求める。これにより、精度良くトレッドパターンの軌跡を得ることができる。
Here, since each mesh of the tire
例えば図4に示すタイヤ本体モデル22の一部の領域28の補間について説明する。図7(A)には図4の領域28の拡大図を示した。同図(A)に示すように、タイヤ本体モデル22とトレッドパターンモデル24との接合面26付近におけるトレッドパターンモデル24の各メッシュ30とタイヤ本体モデル22の各メッシュ32とは整合しない。すなわち、例えば接合面26におけるトレッドパターンモデル24の各メッシュ30の節点34が結ぶラインと、接合面26におけるタイヤ本体モデル22のメッシュ32の節点36が結ぶラインとが一致しない。
For example, the interpolation of a
このような場合は、図7(B)に示すように、トレッドパターンモデル24の各メッシュ30とタイヤ本体モデル22の各メッシュ32とが整合するように、すなわちタイヤ本体モデル22のトレッドパターンモデル24側の接合面26がトレッドパターンモデル24のタイヤ本体モデル22側の接合面と一致するように、タイヤ本体モデル22の節点情報の各節点間の接続情報を補間する。具体的には、図中矢印C方向で示すタイヤの周方向については、円筒座標系における円筒要素を用いて補間することにより曲線的に補間する。
In such a case, as shown in FIG. 7B, each
これにより、図7(B)に示すように、トレッドパターンモデル24とタイヤ本体モデル22との接合面26における各メッシュが整合し、精度良くトレッドパターンの軌跡を得ることが可能となる。なお、図7においては、接合面26の外側(図7において上側)にもタイヤ本体モデル22のメッシュ32が存在するが、これは、タイヤ本体モデル22は、トレッドパターンモデル24の最外面まで含むようにモデル化しているためである。
As a result, as shown in FIG. 7B, the meshes on the
なお、図8(A)に示すように、タイヤ本体モデル22の変形前、すなわち転動前においては、その接地部38の形状は略円弧形状であるのに対し、タイヤ本体モデル22の変形後、すなわち転動後の定常状態における接地部38の形状は同図(B)に示すように略直線形状となる。
As shown in FIG. 8A, before the
円筒座標系においては、3次元上の座標を(r、θ、z)で表わすが、θは回転角度を表わすため、タイヤの径方向、幅方向の座標はr、zで表わし、タイヤの周方向の座標はθで表わす。このため、円筒座標系における円筒要素を用いてタイヤの周方向における円弧形状を補間するには一次式による線形補間で補間可能であるが、円筒座標系においてタイヤの周方向の直線形状を補間するためには二次以上の多項式によって補間する必要がある。従って、図7(B)の矢印B方向で示すタイヤの径方向におけるタイヤ本体モデル22の各節点間については一次式により線形補間し、同図(B)の矢印C方向で示すタイヤの周方向については二次以上の多項式により補間する。これにより、タイヤ転動後の定常状態における形状を精度良く補間することができる。
In the cylindrical coordinate system, three-dimensional coordinates are represented by (r, θ, z). Since θ represents a rotation angle, the tire radial and width coordinates are represented by r, z. The direction coordinate is represented by θ. Therefore, in order to interpolate the circular arc shape in the circumferential direction of the tire using the cylindrical element in the cylindrical coordinate system, it is possible to interpolate by linear interpolation by a linear expression, but in the cylindrical coordinate system, the linear shape in the circumferential direction of the tire is interpolated. In order to achieve this, it is necessary to interpolate with a second-order or higher order polynomial. Therefore, linear interpolation is performed between the nodes of the
従って、タイヤの周方向の補間に用いる多項式は、少なくとも二次式以上の多項式とする必要があるが、二次式の場合は3個の節点の座標情報が必要となるが、二次式の場合は以下のような問題がある。 Therefore, the polynomial used for interpolation in the tire circumferential direction must be at least a quadratic polynomial, but in the case of the quadratic equation, coordinate information of three nodes is required, but the quadratic equation If you have the following problems.
例えば、図4に示すように、接地部付近のメッシュ32Aに着目した場合、二次式で補間する場合は3個の節点の座標情報が必要となるが、メッシュ32Aの2個の節点36Aの他に隣接するメッシュ32Bの節点36B又はメッシュ32Cの節点36Cの何れかが必要となる。この場合、節点36Bを用いるか節点36Cを用いるかで、求められる二次式が異なってしまう。すなわち何れの節点を用いるかでタイヤの形状が異なってしまい、精度良く補間できない場合が生じてしまう。
For example, as shown in FIG. 4, when attention is paid to the
これに対し、三次式の場合は4個の節点の座標情報が必要になることから、三次式を定めるのに用いる節点は、メッシュ32Aの2個の節点36A、メッシュ32Bの節点36B、メッシュ32Cの節点36Cに一義的に定まるため、上記の二次式の場合のような問題は発生しない。一方、四次式以上とした場合は計算負荷が増大する。従って、タイヤの周方向の補間に用いる多項式は三次式とすることが好ましい。
On the other hand, since the coordinate information of four nodes is necessary in the case of the cubic expression, the nodes used to determine the cubic expression are the two
ステップS4のローカル解析は複数のステップから成り、まずステップS4−Aでは、上記のような補間処理により接合面26付近におけるタイヤ本体モデル22及びトレッドパターンモデル24の各メッシュを整合させる。
The local analysis in step S4 includes a plurality of steps. First, in step S4-A, the meshes of the tire
そして、ステップS4−Bでは、接合面26におけるトレッドパターンモデル24の各メッシュ30の節点34を評価点として設定し、補間後のタイヤ本体モデル22の節点情報等に基づいて、各評価点をタイヤの周方向に移動させながら、各評価点の軌跡を求める。
In step S4-B, the
ステップS4−Cでは、各評価点の軌跡に基づいて、トレッドパターンモデル24の各メッシュの変形等に関する変形情報(トレッドパターン要素変形情報)を有限要素法等の公知の手法を用いて求める。これにより、転動するタイヤの定常状態におけるタイヤの変形等に関する情報を得ることができ、タイヤの定常状態における形状を知ることができる。
In step S4-C, deformation information (tread pattern element deformation information) regarding deformation of each mesh of the
トレッドパターンモデル24のローカル解析が終了すると、ステップS5では、タイヤの変形計算に基づくシミュレーション結果、例えばタイヤの形状等をCRT14に表示したりシミュレーション結果のデータをハードディスクに記憶したりする等して、シミュレーション結果を出力する。
When the local analysis of the
ステップS6では、ユーザーにより設計変更が指示されたか否かを判断し、設計変更が指示された場合にはステップS3へ戻って上記と同様の処理を繰り返し、設計変更が指示されなかった場合には本ルーチンを終了する。すなわち、設計変更が指示された場合には、タイヤ本体モデル22の解析は行わずに、トレッドパターンモデル24のローカル解析のみを実行すればよい。
In step S6, it is determined whether or not a design change has been instructed by the user. If the design change has been instructed, the process returns to step S3 and the same processing is repeated, and if the design change has not been instructed. This routine ends. That is, when design change is instructed, only the local analysis of the
このように、本実施形態では、タイヤ本体モデル22についてはグローバル解析として擬似転動解析を行い、その結果に基づいてトレッドパターンの軌跡を求めてトレッドパターンモデル24のローカル解析を行うので、複雑な形状のトレッドパターンのタイヤでも精度良くタイヤ性能をシミュレーションすることができる。また、トレッドパターンモデル24の設計を変更したい場合には、トレッドパターンモデル24のローカル解析のみを行えばよいため、従来の転動グローバル・ローカル解析等と比較して解析時間を大幅に短縮することができると共に設計効率を大幅に向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the pseudo rolling analysis is performed as a global analysis for the tire
次に、本発明の実施例について説明する。本発明者は、所定のタイヤモデルについて従来のパターン付き転動解析、転動グローバル・ローカル解析、本発明に係る解析について解析に要した時間を求めた。その結果を以下に示す。 Next, examples of the present invention will be described. The inventor obtained the time required for the analysis of the conventional rolling analysis with a pattern, the rolling global / local analysis, and the analysis according to the present invention for a predetermined tire model. The results are shown below.
なお、解析時間は、パターン付き転動解析の解析時間を100として相対的な値で示した。 The analysis time is shown as a relative value with the analysis time of the rolling analysis with a pattern as 100.
上記表1から明らかなように、本発明の解析におけるグローバル解析の解析時間は、転動グローバル・ローカル解析におけるグローバル解析の解析時間の1/10の時間であり、大幅に解析時間を短縮できることがわかる。また、転動グローバル・ローカル解析においては、設計変更があった場合には、グローバル解析及びローカル解析の両方をやり直さなければならないが、本発明による解析では、ローカル解析のみを実行すればよいため、解析時間を大幅に短縮することができ、設計効率を大幅に向上させることができることが判った。 As is clear from Table 1 above, the analysis time of the global analysis in the analysis of the present invention is 1/10 of the analysis time of the global analysis in the rolling global / local analysis, and the analysis time can be greatly shortened. Recognize. In the rolling global / local analysis, if there is a design change, both the global analysis and the local analysis must be performed again. However, in the analysis according to the present invention, only the local analysis needs to be executed. It was found that the analysis time can be greatly shortened and the design efficiency can be greatly improved.
10 キーボード
12 コンピュータ本体
14 CRT
16 マウス
10
16 mice
Claims (6)
前記擬似転動解析により得られた前記タイヤ本体モデルの各タイヤ本体要素の節点に関するタイヤ本体要素節点情報に基づいて、タイヤのトレッドパターンを複数のトレッドパターン要素にメッシュ分割したトレッドパターンモデルと前記タイヤ本体モデルとの接触面における、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡を求めるステップと、
前記トレッドパターン要素の節点の軌跡に基づいて、前記トレッドパターン要素の変形に関するトレッドパターン要素変形情報を求めるステップと、
を含むタイヤ性能シミュレーション方法。 Performing pseudo-rolling analysis on a tire body model obtained by meshing a tire body into a plurality of tire body elements;
A tread pattern model in which a tire tread pattern is mesh-divided into a plurality of tread pattern elements based on tire body element node information relating to the nodes of each tire body element of the tire body model obtained by the pseudo rolling analysis, and the tire Obtaining a locus of nodes of the tread pattern element on the contact surface with the main body model;
Obtaining tread pattern element deformation information related to deformation of the tread pattern element based on the trajectory of the nodes of the tread pattern element;
Tire performance simulation method including
前記擬似転動解析により得られた前記タイヤ本体モデルの各タイヤ本体要素の節点に関するタイヤ本体要素節点情報に基づいて、タイヤのトレッドパターンを複数のトレッドパターン要素にメッシュ分割したトレッドパターンモデルと前記タイヤ本体モデルとの接触面における、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡を求める軌跡算出手段と、
前記トレッドパターン要素の節点の軌跡に基づいて、前記トレッドパターン要素の変形に関するトレッドパターン要素変形情報を求める変形情報算出手段と、
を備えたタイヤ性能シミュレーション装置。 A pseudo-rolling analysis means for performing a pseudo-rolling analysis on a tire body model obtained by dividing a tire body into a plurality of tire body elements;
A tread pattern model in which a tire tread pattern is mesh-divided into a plurality of tread pattern elements based on tire body element node information relating to the nodes of each tire body element of the tire body model obtained by the pseudo rolling analysis, and the tire A trajectory calculating means for obtaining a trajectory of the node of the tread pattern element on the contact surface with the main body model;
Deformation information calculation means for obtaining tread pattern element deformation information related to deformation of the tread pattern element based on the trajectory of the nodes of the tread pattern element;
Tire performance simulation device equipped with.
前記擬似転動解析により得られた前記タイヤ本体モデルの各タイヤ本体要素の節点に関するタイヤ本体要素節点情報に基づいて、タイヤのトレッドパターンを複数のトレッドパターン要素にメッシュ分割したトレッドパターンモデルと前記タイヤ本体モデルとの接触面における、前記トレッドパターン要素の節点の軌跡を求めるステップと、
前記トレッドパターン要素の節点の軌跡に基づいて、前記トレッドパターン要素の変形に関するトレッドパターン要素変形情報を求めるステップと、
を含む処理をコンピュータに実行させるためのタイヤ性能シミュレーションプログラム。 Performing pseudo-rolling analysis on a tire body model obtained by meshing a tire body into a plurality of tire body elements;
A tread pattern model in which a tire tread pattern is mesh-divided into a plurality of tread pattern elements based on tire body element node information relating to the nodes of each tire body element of the tire body model obtained by the pseudo rolling analysis, and the tire Obtaining a locus of nodes of the tread pattern element on the contact surface with the main body model;
Obtaining tread pattern element deformation information related to deformation of the tread pattern element based on the trajectory of the nodes of the tread pattern element;
Tire performance simulation program for causing a computer to execute processing including
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