JP2011235758A - Method and apparatus for simulation - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for simulation that obtain a natural frequency close to that of a real tire.SOLUTION: The simulation method includes: a road surface model setting step S3 for setting a road surface model that simulates a road surface, on which a pneumatic tire hugs, by a finite number of elements; a step S4 for setting a prescribed inner pressure for a tire model; a boundary condition setting step S5 for setting a boundary condition defining a distance between the tire model and the road surface model so that a prescribed load is generated between surfaces of the tire model and the road surface model; a contact detection step S6 for detecting a node point that comes into contact with the road surface model from node points of elements comprising the tire model; a constraint step S7 for having the node point detected in the contact detection step be constrained; and a natural frequency analyzing step S8 for calculating the natural frequency of the tire model in which the node point coming into contact with the road surface model is constrained.

Description

空気入りタイヤを複数要素でモデル化したタイヤモデルのタイヤ性能をシミュレートするシミュレーション方法、及びシミュレーション装置に関する。   The present invention relates to a simulation method and a simulation apparatus for simulating tire performance of a tire model obtained by modeling a pneumatic tire with a plurality of elements.

近年、タイヤの開発において、有限要素法などの数値解析手法や計算機環境の発達により、実際にタイヤを製造し、自動車に装着して走行試験を行わなくても、新たに設計したタイヤを複数要素でモデル化したタイヤモデルと、ホイールを複数要素でモデル化したホイールモデルとの複合体モデルを用いて走行性能や特性などのタイヤ性能をシミュレートすることが可能になった。   In recent years, in the development of tires, due to the development of numerical analysis methods such as the finite element method and the computer environment, tires are actually manufactured and installed in automobiles without running tests and multiple newly designed tires It is now possible to simulate tire performance such as driving performance and characteristics using a composite model of a tire model modeled in, and a wheel model modeled with multiple elements.

タイヤは、空気が充填された構造体であり、タイヤ毎に固有の振動特性(固有振動数という)を有する。固有振動数は、タイヤの構造やタイヤサイズによって異なっており、タイヤ騒音、乗り心地、転がり抵抗などを決定する要因でもある。そこで、タイヤの固有振動数を解析するのに適したタイヤモデルを作成する方法が提案されている(特許文献1参照)。上述の方法によって作成されたタイヤモデルを用いて、タイヤモデルのトレッド部に非接地状態で外力を与えるハンマリング試験を計算機上で実行することにより、タイヤモデルの固有振動数を算出することができる。   A tire is a structure filled with air, and has a vibration characteristic (referred to as a natural frequency) unique to each tire. The natural frequency varies depending on the tire structure and tire size, and is a factor that determines tire noise, riding comfort, rolling resistance, and the like. Therefore, a method of creating a tire model suitable for analyzing the natural frequency of the tire has been proposed (see Patent Document 1). By using the tire model created by the above-described method, a natural frequency of the tire model can be calculated by executing on a computer a hammering test in which an external force is applied to the tread portion of the tire model in an ungrounded state. .

特開2007−304657号公報JP 2007-304657 A

しかしながら、現実のタイヤは、ホイールに装着された状態で路面に接地しているため、現実のタイヤの固有振動数は、非接地状態のタイヤモデルに外力を与えて算出された固有振動数とは異なっている。   However, since the actual tire is in contact with the road surface while attached to the wheel, the natural frequency of the actual tire is the natural frequency calculated by applying an external force to the tire model in the non-ground state. Is different.

そこで、本発明は、より現実に近いタイヤモデルの固有振動数が算出できるシミュレーション方法及びシミュレーション装置の提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a simulation method and a simulation apparatus that can calculate a natural frequency of a tire model that is more realistic.

上述した課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を備える。本発明の特徴は、空気入りタイヤを有限個の要素に分割したタイヤモデルの固有振動数を解析するシミュレーション方法であって、前記空気入りタイヤが接地する路面を有限個の要素で模擬した路面モデルを設定する路面モデル設定ステップと、前記タイヤモデルに所定の内圧を設定するとともに、前記タイヤモデルと前記路面モデルの表面との間に所定の荷重が発生するように前記タイヤモデルと前記路面モデルとの距離を定める境界条件を設定する境界条件設定ステップと、前記タイヤモデルを構成する要素の節点のうち前記路面モデルに接触している節点を検出する接触検出ステップと、前記接触検出ステップにおいて検出された節点を拘束状態にする拘束ステップと、前記路面モデルに接触している節点を前記拘束状態にしたタイヤモデルの固有振動数を算出する固有振動数算出ステップとを有することを要旨とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention has the following features. A feature of the present invention is a simulation method for analyzing a natural frequency of a tire model in which a pneumatic tire is divided into finite elements, and a road surface model that simulates a road surface on which the pneumatic tire contacts the ground with finite elements. A road surface model setting step for setting the tire model and the road surface model so that a predetermined load is generated between the tire model and the surface of the road surface model. A boundary condition setting step for setting a boundary condition for determining a distance of the vehicle, a contact detection step for detecting a node in contact with the road surface model among nodes of elements constituting the tire model, and a contact detection step. A restraint step for bringing the joint node into a restrained state, and a tire having the joint node in contact with the road surface model in the restraint state And summarized in that having a natural frequency calculating step of calculating the natural frequency of the model.

本発明の特徴によれば、タイヤモデルが路面モデルの表面に接地する境界条件が設定され、タイヤモデルを構成する要素の節点のうち路面モデルに接触している節点が拘束状態にされる。このため、タイヤモデルが路面に接地した状態における固有振動数を解析することができる。従って、タイヤが使用される状態の固有振動数を求めることができる。   According to the characteristics of the present invention, a boundary condition for the tire model to contact the surface of the road surface model is set, and the nodes that are in contact with the road surface model among the nodes of the elements constituting the tire model are put into a restrained state. For this reason, it is possible to analyze the natural frequency when the tire model is in contact with the road surface. Therefore, the natural frequency in a state where the tire is used can be obtained.

本発明によれば、タイヤモデルの固有振動数を解析する際、現実のタイヤに近い固有振動数が得られるシミュレーション方法及びシミュレーション装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when analyzing the natural frequency of a tire model, the simulation method and simulation apparatus which can obtain the natural frequency close | similar to a real tire can be provided.

図1は、本発明の実施形態に係るシミュレーション方法を説明するフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart illustrating a simulation method according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係るシミュレーション方法において設定されるタイヤモデルを説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a tire model set in the simulation method according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施形態に係るシミュレーション方法において設定されるホイールモデルを説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a wheel model set in the simulation method according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施形態に係るシミュレーション方法において設定されるタイヤモデルと路面モデルとを説明する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a tire model and a road surface model set in the simulation method according to the embodiment of the present invention. 図5は、路面モデルと接触するタイヤモデルの節点を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the nodes of the tire model in contact with the road surface model. 図6は、本発明の実施形態に係るシミュレーション方法を実行するシミュレーション装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a simulation apparatus that executes the simulation method according to the embodiment of the present invention. 図7は、接地状態で固有振動数を解析したタイヤモデル(実施例1)を説明する模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a tire model (Example 1) obtained by analyzing the natural frequency in the ground contact state. 図8は、非接地状態で固有振動数を解析したタイヤモデル(比較例1)を説明する模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a tire model (Comparative Example 1) obtained by analyzing the natural frequency in a non-grounded state.

本発明に係るシミュレーション方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、(1)シミュレーション方法、(2)シミュレーション装置、(3)作用・効果、(4)その他の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。   An embodiment of a simulation method according to the present invention will be described with reference to the drawings. Specifically, (1) simulation method, (2) simulation apparatus, (3) operation and effect, (4) other embodiments will be described. In the following description of the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions are different from actual ones. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, the part from which the relationship and ratio of a mutual dimension differ also in between drawings is contained.

(1)シミュレーション方法
図1は、発明の実施形態として示すシミュレーション方法を説明するフローチャートである。実施形態として説明するシミュレーション方法は、有限要素法を用いた固有振動数解析である。
(1) Simulation Method FIG. 1 is a flowchart illustrating a simulation method shown as an embodiment of the invention. The simulation method described as an embodiment is natural frequency analysis using a finite element method.

以下に、本実施形態のシミュレーション方法について説明する。ステップS1は、設計ステップである。設計ステップでは、シミュレーション方法の評価対象とする新たな空気入りタイヤが設計される。具体的には、空気入りタイヤのタイヤサイズ、形状、構造、材料などが定められる。空気入りタイヤのタイヤサイズ、形状、構造、材料などの設計データが入力される。   Below, the simulation method of this embodiment is demonstrated. Step S1 is a design step. In the design step, a new pneumatic tire to be evaluated by the simulation method is designed. Specifically, the tire size, shape, structure, material, etc. of the pneumatic tire are determined. Design data such as tire size, shape, structure, and material of the pneumatic tire are input.

ステップS2は、ステップS1で設計された空気入りタイヤの形状、構造、材料を有限個の要素に分割したタイヤモデル10を設定する。本実施形態では、有限要素法(FEM)を適用することによってタイヤモデル10を作成する。タイヤモデル10は、実際の空気入りタイヤを数値的・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インプット可能なデータ形式に数値化したものである。   In step S2, a tire model 10 is set in which the shape, structure, and material of the pneumatic tire designed in step S1 are divided into a finite number of elements. In the present embodiment, the tire model 10 is created by applying a finite element method (FEM). The tire model 10 is obtained by digitizing an actual pneumatic tire into a data format that can be input to a computer program created based on a numerical / analytical method.

上記ステップS2で作成するタイヤモデル10は、複数の要素に分割されている。要素分割とは、空気入りタイヤ、路面、流体等を有限個の小部分(要素という)に分割することである。すなわち、タイヤモデル10は、複数個の要素から構成されている。有限要素法は、例えば、変形、熱、粘弾性などの物理量の計算を、タイヤモデル10を構成する全要素について個別に計算した後、全要素に対する計算結果を積算することによって、タイヤモデル全体の物理量を算出する方法である。   The tire model 10 created in step S2 is divided into a plurality of elements. The element division is to divide a pneumatic tire, a road surface, a fluid, or the like into a finite number of small parts (referred to as elements). That is, the tire model 10 is composed of a plurality of elements. In the finite element method, for example, calculation of physical quantities such as deformation, heat, viscoelasticity, and the like is calculated individually for all elements constituting the tire model 10, and then the calculation results for all the elements are integrated to calculate the whole tire model. This is a method of calculating a physical quantity.

図2は、シミュレーション方法において設定されるタイヤモデル10を説明する模式図である。図2に示すタイヤモデル10には、空気入りタイヤのトレッド部11に形成された溝と陸部との基本構造を有限個の要素に分割したトレッドパターンモデルが設定されている。また、タイヤモデル10には、ビードワイヤ,ビード部,サイド部、内部のゴム部材、ベルト,カーカスプライ,インナーライナーに対応する要素が設定されている(図2には不図示)。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the tire model 10 set in the simulation method. In the tire model 10 shown in FIG. 2, a tread pattern model is set in which the basic structure of the groove and land portion formed in the tread portion 11 of the pneumatic tire is divided into a finite number of elements. In the tire model 10, elements corresponding to a bead wire, a bead portion, a side portion, an internal rubber member, a belt, a carcass ply, and an inner liner are set (not shown in FIG. 2).

トレッド部、サイド部及び内部のゴム部材は、シェル要素、膜要素、リバー要素などでモデル化される。また、ビードワイヤは、ソリッド要素を用いてモデル化される。ゴム部材は、Mooney-Rivln材料、Ogdcn材料などの超弾性体を用いてモデル化される。ゴム部材は、粘性を考慮した粘弾性体でモデル化することもできる。粘性は、線形粘弾性やProny級数を用いてモデル化される。   The tread portion, the side portion, and the internal rubber member are modeled by shell elements, membrane elements, river elements, and the like. A bead wire is modeled using solid elements. The rubber member is modeled using a superelastic body such as Mooney-Rivln material or Ogdcn material. The rubber member can also be modeled by a viscoelastic body taking viscosity into consideration. Viscosity is modeled using linear viscoelasticity and Prony series.

ステップS2では、タイヤモデル10にホイールモデル20が組み付けられた複合体モデル30を設定してもよい。この場合には、空気入りタイヤが装着されるホイールを有限個の要素に分割したホイールモデル20が作成され(ホイールモデル設定ステップ)、ホイールモデル20とタイヤモデル10との複合体である複合体モデルが設定される(複合体モデル設定ステップ)。図3は、本実施形態に係るシミュレーション方法において設定されるホイールモデル20を説明する模式図である。ホイールモデル20には、リム部21とディスク部22が設定されている。また、ボルト、ナット等を用いてホイールを車両に取り付けるためのボルト孔23が設定されている。   In step S2, a composite model 30 in which the wheel model 20 is assembled to the tire model 10 may be set. In this case, a wheel model 20 is created by dividing a wheel on which a pneumatic tire is mounted into a finite number of elements (wheel model setting step), and a composite model that is a composite of the wheel model 20 and the tire model 10. Is set (complex model setting step). FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the wheel model 20 set in the simulation method according to the present embodiment. In the wheel model 20, a rim portion 21 and a disc portion 22 are set. Moreover, the bolt hole 23 for attaching a wheel to a vehicle using a volt | bolt, a nut, etc. is set.

ステップS3では、空気入りタイヤが接地する路面を有限個の要素で模擬した路面モデル30が設定される。ステップS3は、路面モデル設定ステップに相当する。   In step S3, a road surface model 30 is set that simulates the road surface on which the pneumatic tire contacts the ground with a finite number of elements. Step S3 corresponds to a road surface model setting step.

ステップS4は、内圧設定ステップである。内圧設定ステップでは、ステップS2で作成された複合体モデルに、所定の空気圧が設定される。   Step S4 is an internal pressure setting step. In the internal pressure setting step, a predetermined air pressure is set in the complex model created in step S2.

ステップS5では、タイヤモデル10と路面モデル30とが接触しながらタイヤモデル10と路面モデル30の表面との間に所定の荷重が発生するように、タイヤモデル10と路面モデル30との距離を定める境界条件が設定され、非線形解析が実行される。図4は、タイヤモデル10と路面モデル30とを説明する図である。ステップS4,S5は、境界条件設定ステップを構成する。   In step S5, the distance between the tire model 10 and the road surface model 30 is determined such that a predetermined load is generated between the tire model 10 and the surface of the road surface model 30 while the tire model 10 and the road surface model 30 are in contact with each other. Boundary conditions are set and nonlinear analysis is performed. FIG. 4 is a diagram illustrating the tire model 10 and the road surface model 30. Steps S4 and S5 constitute a boundary condition setting step.

ステップS6において、タイヤモデル10を構成する要素の節点のうち路面モデル30に接触している節点を検出する。図5は、路面モデルと接触するタイヤモデルの節点を説明する図である。図5において、タイヤモデル10を構成するk番目の要素を要素kと表す。要素kの節点をNk1、Nk2,Nk3,Nk4と表す。タイヤモデル10を構成するn個の要素のうち路面モデル30と接触している領域を領域Tとする。このとき、タイヤモデル10を構成する要素の節点のうち路面モデル30に接触している節点とは、領域Tに含まれる要素を構成する節点である。なお、路面モデル30に接触している節点は、路面モデル30に接触していない節点とは異なり、路面モデル30を貫通することができない。従って、路面モデル30の表面に留まっている節点が、すなわち路面モデル30に接触している節点として検出される。   In step S <b> 6, a node that is in contact with the road surface model 30 is detected from the nodes of the elements constituting the tire model 10. FIG. 5 is a diagram for explaining the nodes of the tire model in contact with the road surface model. In FIG. 5, the k-th element constituting the tire model 10 is represented as an element k. The nodes of the element k are represented as Nk1, Nk2, Nk3, and Nk4. A region that is in contact with the road surface model 30 among n elements constituting the tire model 10 is defined as a region T. At this time, the nodes in contact with the road surface model 30 among the nodes of the elements constituting the tire model 10 are nodes constituting the elements included in the region T. Note that a node that is in contact with the road surface model 30 cannot penetrate the road surface model 30, unlike a node that is not in contact with the road surface model 30. Therefore, a node remaining on the surface of the road surface model 30 is detected as a node in contact with the road surface model 30.

ステップS7では、ステップS6で検出された節点を拘束状態にする。ここで、「拘束状態」とは、物理自由度を拘束する拘束条件を設定することである。すなわち、節点における変位をゼロに設定することである。   In step S7, the node detected in step S6 is put into a restrained state. Here, the “restraint state” is to set a constraint condition that constrains the physical degree of freedom. That is, setting the displacement at the node to zero.

ステップS8において、路面モデル30に接触している節点が拘束状態にされたタイヤモデル10の固有振動数解析を実行する。実施形態では、拘束モード法による固有振動数解析を実行する。   In step S8, the natural frequency analysis of the tire model 10 in which the nodes in contact with the road surface model 30 are constrained is executed. In the embodiment, the natural frequency analysis is performed by the constraint mode method.

(2)シミュレーション装置
図6には、実施形態のシミュレーション方法を実行するシミュレーション装置として、コンピュータ300の概略が示されている。図6に示すように、コンピュータ300は、半導体メモリー、ハードディスクなどの記憶部(不図示)、処理部(不図示)などを備えた本体部310と、入力部320と、表示部330とを備える。処理部は、図1を用いて説明したシミュレーション方法を実行する。
(2) Simulation Device FIG. 6 shows an outline of a computer 300 as a simulation device that executes the simulation method of the embodiment. As shown in FIG. 6, the computer 300 includes a main unit 310 including a storage unit (not shown) such as a semiconductor memory and a hard disk, a processing unit (not shown), an input unit 320, and a display unit 330. . The processing unit executes the simulation method described with reference to FIG.

コンピュータ300は、図示しないが着脱可能な記憶媒体と、この記憶媒体に対して書き込み・読み出しを可能にするドライバが備えられていてもよい。図1を用いて説明したシミュレーション方法を実行するプログラムを予め記憶媒体に記録しておき、記憶媒体から読み出されたプログラムを実行してもよい。コンピュータ300の記憶部にプログラムを格納(インストール)して実行してもよい。コンピュータ300は、図示しないが、例えば、ネットワークに接続可能であってもよい。ネットワークを介して、シミュレーション方法を実行するプログラムを取得してもよい。   The computer 300 may be provided with a removable storage medium (not shown) and a driver capable of writing / reading the storage medium. A program for executing the simulation method described with reference to FIG. 1 may be recorded in a storage medium in advance, and the program read from the storage medium may be executed. The program may be stored (installed) in the storage unit of the computer 300 and executed. Although not shown, the computer 300 may be connectable to a network, for example. You may acquire the program which performs a simulation method via a network.

(3)作用・効果
実施形態に示すシミュレーション方法は、空気入りタイヤが接地する路面を有限個の要素で模擬した路面モデル30を設定する路面モデル設定ステップと、タイヤモデル10に所定の内圧を設定するとともに、タイヤモデル10と路面モデル30とが接触しながらタイヤモデル10と路面モデル30の表面との間に所定の荷重が発生するようにタイヤモデル10と路面モデル30との距離を定める境界条件を設定する境界条件設定ステップと、タイヤモデル10を構成する要素の節点のうち路面モデル30に接触している節点を検出する接触検出ステップと、接触検出ステップにおいて検出された節点を拘束状態にする拘束ステップと、路面モデル30に接触している節点を拘束状態にしたタイヤモデルの固有振動数を算出する固有振動数算出ステップとを有する。
(3) Action / Effect The simulation method shown in the embodiment sets a road surface model 30 that sets a road surface model 30 that simulates a road surface on which a pneumatic tire contacts the ground with a finite number of elements, and sets a predetermined internal pressure in the tire model 10. In addition, a boundary condition that determines the distance between the tire model 10 and the road surface model 30 so that a predetermined load is generated between the tire model 10 and the surface of the road surface model 30 while the tire model 10 and the road surface model 30 are in contact with each other. , A contact detection step for detecting a node in contact with the road surface model 30 among nodes of elements constituting the tire model 10, and a node detected in the contact detection step is set in a restrained state. Calculation of the natural frequency of the tire model with the restraint step and the node in contact with the road surface model 30 in a restrained state And a natural frequency calculating step.

従来、タイヤモデルの接地による変形とタイヤモデルの固有振動数とを一度に解析することは、演算の種類が異なっており困難であったため、タイヤモデルのトレッド部に非接地状態で外力を与えるハンマリング試験を計算機上で実行していたが、路面モデル30に接地している節点を拘束するようにタイヤモデル10と路面モデル30とを修正したモデルを用いると、タイヤモデルの接地による変形と固有振動数とを解析できることがわかった。タイヤモデル10が路面モデル30の表面に接地する境界条件が設定され、タイヤモデル10が路面モデル30に接触することによる変形を計算し、その計算結果に基づいて、路面モデル30に接触している節点を拘束するようにタイヤモデル10及び路面モデル30を修正する。修正されたタイヤモデル10及び路面モデル30を用いて固有振動数を解析する。これにより、同時に解析することが困難であった路面との接触によるタイヤの接地面の変形の計算と、固有振動数の計算という2種類の計算を別々に行うことによって、タイヤモデル10が路面に接地した状態における固有振動数を解析できる。その結果、タイヤが実際に使用される状態の固有振動数を求めることができる。   Conventionally, it has been difficult to analyze the deformation due to the ground contact of the tire model and the natural frequency of the tire model at the same time because the types of calculation are different, and therefore a hammer that applies an external force to the tread portion of the tire model in a non-ground state. Although the ring test was performed on the computer, if a model in which the tire model 10 and the road surface model 30 are modified so as to constrain the nodes that are in contact with the road surface model 30 is used, the tire model is deformed due to contact with the road model. It was found that the frequency can be analyzed. Boundary conditions for the tire model 10 to contact the surface of the road surface model 30 are set, deformation caused by the tire model 10 contacting the road surface model 30 is calculated, and the road surface model 30 is contacted based on the calculation result. The tire model 10 and the road surface model 30 are corrected so as to constrain the nodes. The natural frequency is analyzed using the modified tire model 10 and the road surface model 30. Thus, the tire model 10 can be applied to the road surface by separately performing two types of calculations, namely, calculation of deformation of the contact surface of the tire due to contact with the road surface, which was difficult to analyze simultaneously, and calculation of the natural frequency. The natural frequency in the grounded state can be analyzed. As a result, the natural frequency in a state where the tire is actually used can be obtained.

実施形態では、ステップS2において、更に、ホイールモデル20を設定するホイールモデル設定ステップと、ホイールモデル20とタイヤモデル10との複合体である複合体モデルを設定する複合体モデル設定ステップとが実行される。タイヤモデル10とホイールモデル20とは、固有振動数が異なるため、本実施形態のように、複合体モデルの一部であるタイヤモデル10と路面モデル30とが接触するように境界条件を設定し、タイヤモデル10を構成する要素の節点のうち路面モデル30に接触している節点を拘束状態にすることにより、複合体モデルの固有振動数を解析できる。     In the embodiment, in step S2, a wheel model setting step for setting the wheel model 20 and a complex model setting step for setting a complex model that is a complex of the wheel model 20 and the tire model 10 are executed. The Since the tire model 10 and the wheel model 20 have different natural frequencies, boundary conditions are set so that the tire model 10 that is a part of the composite model and the road surface model 30 are in contact with each other as in this embodiment. The natural frequency of the composite model can be analyzed by placing a node in contact with the road surface model 30 among the nodes of the elements constituting the tire model 10 into a restricted state.

(4)その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が明らかとなる。例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。
(4) Other Embodiments As described above, the contents of the present invention have been disclosed through the embodiments of the present invention. However, it is understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. Should not. From this disclosure, various alternative embodiments and examples will be apparent to those skilled in the art. For example, the embodiment of the present invention can be modified as follows.

本実施形態に係るシミュレーション方法では、タイヤモデル10にホイールモデル20が組み付けられた複合体モデル30を作成するステップS3を有している。しかし、複合体モデル30を作成するステップS3は必須でない。   The simulation method according to the present embodiment includes step S3 of creating a composite model 30 in which the wheel model 20 is assembled to the tire model 10. However, step S3 for creating the complex model 30 is not essential.

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments that are not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

サンプルのタイヤモデルは、溝、陸部が形成されたサイズ225/45R17の空気入りタイヤとした。この空気入りタイヤのタイヤモデルを作成し、以下の内圧、荷重を設定した状態で接地させて、固有振動数を算出した。
・内圧 220kPa
・荷重 4KN
The sample tire model was a pneumatic tire of size 225 / 45R17 in which grooves and land portions were formed. A tire model of this pneumatic tire was created and grounded with the following internal pressure and load set, and the natural frequency was calculated.
・ Internal pressure 220kPa
・ Load 4KN

図7は、接地状態で固有振動数を解析したタイヤモデル10(実施例1とする)を説明する模式図であり、図8は、非接地状態で固有振動数を解析したタイヤモデル100(比較例1とする)を説明する模式図である。図7に示すように、実施例1のタイヤモデルでは、接地による応力Sによる変形が表されている。   FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a tire model 10 (referred to as Example 1) in which the natural frequency is analyzed in the ground contact state, and FIG. 8 is a tire model 100 in which the natural frequency is analyzed in the non-ground state (comparison). It is a schematic diagram explaining Example 1). As shown in FIG. 7, in the tire model of Example 1, the deformation due to the stress S due to contact with the ground is represented.

比較例1,実施例1について誤差指標を算出した。結果を表1に示す。誤差指標は、以下の式で表される。   An error index was calculated for Comparative Example 1 and Example 1. The results are shown in Table 1. The error index is expressed by the following formula.

誤差指標=((算出された固有振動数)/(実測の固有振動数))×100   Error index = ((calculated natural frequency) / (actually measured natural frequency)) × 100

Figure 2011235758
Figure 2011235758

表1に示されるように、非接地状態で固有振動数を算出した比較例1では、誤差指標が91であったのに対し、接地状態で固有振動数を算出した実施例1では、誤差指標が99であった。すなわち、本発明の実施形態の方法によれば、より現実のタイヤの固有振動数に近い固有振動数が得られることがわかった。   As shown in Table 1, in Comparative Example 1 in which the natural frequency was calculated in the non-grounded state, the error index was 91, whereas in Example 1 in which the natural frequency was calculated in the grounded state, the error index was calculated. Was 99. That is, according to the method of the embodiment of the present invention, it has been found that a natural frequency closer to the natural frequency of the actual tire can be obtained.

10…タイヤモデル 20…ホイールモデル、 21…リム部、 22…ディスク部、 23…ボルト孔、 30…路面モデル、 300…コンピュータ、 310…本体部、 320…入力部、 330…表示部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tire model 20 ... Wheel model, 21 ... Rim part, 22 ... Disc part, 23 ... Bolt hole, 30 ... Road surface model, 300 ... Computer, 310 ... Main-body part, 320 ... Input part, 330 ... Display part

Claims (3)

空気入りタイヤを有限個の要素に分割したタイヤモデルの固有振動数を解析するシミュレーション方法であって、
前記空気入りタイヤが接地する路面を有限個の要素で模擬した路面モデルを設定する路面モデル設定ステップと、
前記タイヤモデルに所定の内圧を設定するとともに、前記タイヤモデルと前記路面モデルの表面との間に所定の荷重が発生するように前記タイヤモデルと前記路面モデルとの距離を定める境界条件を設定する境界条件設定ステップと、
前記タイヤモデルを構成する要素の節点のうち前記路面モデルに接触している節点を検出する接触検出ステップと、
前記接触検出ステップにおいて検出された節点を拘束状態にする拘束ステップと、
前記路面モデルに接触している節点を前記拘束状態にしたタイヤモデルの固有振動数を算出する固有振動数算出ステップと
を有するシミュレーション方法。
A simulation method for analyzing the natural frequency of a tire model in which a pneumatic tire is divided into a finite number of elements,
A road surface model setting step for setting a road surface model simulating the road surface on which the pneumatic tire contacts the ground with a finite number of elements;
A predetermined internal pressure is set on the tire model, and boundary conditions are set to determine a distance between the tire model and the road surface model so that a predetermined load is generated between the tire model and the surface of the road surface model. A boundary condition setting step;
A contact detection step of detecting a node in contact with the road surface model among nodes of the elements constituting the tire model;
A constraining step of constraining the nodes detected in the contact detecting step;
And a natural frequency calculating step of calculating a natural frequency of a tire model in which the nodes in contact with the road surface model are in the restrained state.
前記空気入りタイヤが装着されるホイールを有限個の要素に分割したホイールモデルを設定するホイールモデル設定ステップと、
前記ホイールモデルと前記タイヤモデルとの複合体である複合体モデルを設定する複合体モデル設定ステップとを有し、
前記境界条件設定ステップでは、前記複合体モデルを構成する前記タイヤモデルと前記路面モデルとが接触するように境界条件が設定される請求項1に記載のシミュレーション方法。
A wheel model setting step for setting a wheel model obtained by dividing a wheel on which the pneumatic tire is mounted into a finite number of elements;
A composite model setting step for setting a composite model that is a composite of the wheel model and the tire model;
The simulation method according to claim 1, wherein in the boundary condition setting step, boundary conditions are set so that the tire model constituting the complex model and the road surface model are in contact with each other.
前記請求項1又は2の何れか一項に記載のシミュレーション方法を実行するシミュレーション装置。   The simulation apparatus which performs the simulation method as described in any one of Claim 1 or 2.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013244765A (en) * 2012-05-23 2013-12-09 Sumitomo Rubber Ind Ltd Simulation method and simulation device for tire
JP2015044484A (en) * 2013-08-28 2015-03-12 東洋ゴム工業株式会社 Device and method for predicting vibration of tire, and computer program
CN112632764A (en) * 2020-12-18 2021-04-09 东风汽车集团有限公司 Method and device for correcting wheel travel distance based on tire deformation
JP7359627B2 (en) 2019-09-30 2023-10-11 Toyo Tire株式会社 Tire model evaluation method and tire model creation method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003175710A (en) * 2001-12-13 2003-06-24 Yokohama Rubber Co Ltd:The Forecasting method for tire characteristic, manufacturing method for tire, pneumatic tire, and program
JP2005161945A (en) * 2003-12-01 2005-06-23 Yokohama Rubber Co Ltd:The Tire simulation method, tire simulation program, and wheel model
JP2005219605A (en) * 2004-02-05 2005-08-18 Yokohama Rubber Co Ltd:The Method for preparing simulation model of tire
JP2006160159A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Bridgestone Corp Tire behavior analyzing method
JP2007230458A (en) * 2006-03-02 2007-09-13 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Method for simulating noise radiated from tire
JP2007276697A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Yokohama Rubber Co Ltd:The Tire performance forecasting method and computer program for tire performance forecast
JP2010069955A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Yokohama Rubber Co Ltd:The Simulation method of tire/internal structure assembly, and computer program

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003175710A (en) * 2001-12-13 2003-06-24 Yokohama Rubber Co Ltd:The Forecasting method for tire characteristic, manufacturing method for tire, pneumatic tire, and program
JP2005161945A (en) * 2003-12-01 2005-06-23 Yokohama Rubber Co Ltd:The Tire simulation method, tire simulation program, and wheel model
JP2005219605A (en) * 2004-02-05 2005-08-18 Yokohama Rubber Co Ltd:The Method for preparing simulation model of tire
JP2006160159A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Bridgestone Corp Tire behavior analyzing method
JP2007230458A (en) * 2006-03-02 2007-09-13 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Method for simulating noise radiated from tire
JP2007276697A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Yokohama Rubber Co Ltd:The Tire performance forecasting method and computer program for tire performance forecast
JP2010069955A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Yokohama Rubber Co Ltd:The Simulation method of tire/internal structure assembly, and computer program

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013244765A (en) * 2012-05-23 2013-12-09 Sumitomo Rubber Ind Ltd Simulation method and simulation device for tire
JP2015044484A (en) * 2013-08-28 2015-03-12 東洋ゴム工業株式会社 Device and method for predicting vibration of tire, and computer program
JP7359627B2 (en) 2019-09-30 2023-10-11 Toyo Tire株式会社 Tire model evaluation method and tire model creation method
CN112632764A (en) * 2020-12-18 2021-04-09 东风汽车集团有限公司 Method and device for correcting wheel travel distance based on tire deformation

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