JP2012006522A - Simulation model creating method, simulation method, simulation model creating device and simulation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more easily create a simulation model used for analyzing a tire.SOLUTION: The method for creating a simulation model in a region around a pneumatic tire has: a first model creating step for creating an ununiform tire model in a tire circumferential direction, a road surface model and a wheel model, and setting boundary conditions; a tire shape calculating step for executing analysis of contact with the tire model created in the first model forming step to calculate the tire shape in a state of contact with the ground; a tire rolling shape creating step for converting the tire shape calculated in the tire shape calculating step to create a tire shape in a rolling state in time series; and a second model creating step for creating a model created by dividing a region including a region in contact with the tire shape in every time obtained in the tire rolling shape creating step into a mesh.

Description

本発明は、コンピュータを用いたタイヤの解析に用いるシミュレーションモデルを作成する方法、作成したシミュレーションモデルを用いるシミュレーション方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a method for creating a simulation model used for tire analysis using a computer, a simulation method using the created simulation model, and an apparatus therefor.

コンピュータを用いた解析によってタイヤの様々な性能を評価し、これに基づいてタイヤ、さらにはタイヤを装着する車両を設計する手法が提案され、実用化されてきている。例えば、特許文献1には、有限要素方等の数値解析手法により、タイヤとホイールの組み立て体の挙動を解析するシミュレーション方法が記載されている。また、特許文献2には、タイヤのノイズ性能を解析するシミュレーション方法が記載されている。   A method for evaluating various performances of a tire by analysis using a computer and designing a tire and further a vehicle on which the tire is mounted based on the performance has been proposed and put into practical use. For example, Patent Document 1 describes a simulation method for analyzing the behavior of an assembly of a tire and a wheel by a numerical analysis method such as a finite element method. Patent Document 2 describes a simulation method for analyzing the noise performance of a tire.

特開2007−83925号公報JP 2007-83925 A 特開2009−161115号公報JP 2009-161115 A

ここで、タイヤの性能を評価するためには、シミュレーションモデルとして、条件に対応する各時間のタイヤの形状を算出する必要がある。例えば、特許文献1や特許文献2に記載のシミュレーション方法ではタイヤモデルを路面モデルに接地させた状態でタイヤを回転させる演算を行い、つまり変形計算を繰り返し行い、タイヤの形状を算出している。   Here, in order to evaluate the performance of the tire, it is necessary to calculate the shape of the tire at each time corresponding to the condition as a simulation model. For example, in the simulation methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2, an operation for rotating the tire with the tire model in contact with the road surface model is performed, that is, deformation calculation is repeatedly performed to calculate the shape of the tire.

しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のシミュレーション方法のように、タイヤモデルと路面モデルとを相対的に回転させ、つまり転動状態のタイヤモデルの、各時間のタイヤの形状を算出することを繰り返すと、タイヤの形状の算出のために行う計算が多くなる。このように計算量が多くなると、解析に係る時間が長くなり、また、コンピュータへの負荷が多くなる。特に、ラグ溝等が形成されており周方向において形状が変化する空気入りタイヤの場合は、計算量が多くなる。   However, as in the simulation methods described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the tire model and the road surface model are relatively rotated, that is, the tire shape at each time of the rolling tire model is calculated. If is repeated, more calculations are performed to calculate the tire shape. As the amount of calculation increases in this way, the time required for analysis becomes longer and the load on the computer increases. In particular, in the case of a pneumatic tire in which a lug groove or the like is formed and the shape changes in the circumferential direction, the calculation amount increases.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤの解析に用いるシミュレーションモデルをより簡単に作成することができるシミュレーションモデル作成方法、シミュレーション方法、シミュレーションモデル作成装置、及びシミュレーション装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a simulation model creation method, a simulation method, a simulation model creation device, and a simulation device that can more easily create a simulation model used for tire analysis. For the purpose.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、空気入りタイヤの周囲の領域のシミュレーションモデル作成方法であって、タイヤ周方向に不均一なタイヤモデル、路面モデル、ホイールモデルを作成し、境界条件を設定する第1モデル作成ステップと、前記第1モデル形成ステップで作成したタイヤモデルの接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状を算出するタイヤ形状算出ステップと、前記タイヤ形状算出ステップで算出したタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成するタイヤ転動形状作成ステップと、前記タイヤ転動形状作成ステップで得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成する第2モデル作成ステップと、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a simulation model creation method for a region around a pneumatic tire, which includes a tire model, a road surface model, and a wheel model that are uneven in the tire circumferential direction. A first model creating step for creating and setting boundary conditions, a tire shape calculating step for calculating a tire shape in a grounded state by performing a contact analysis of the tire model created in the first model forming step, and the tire The tire shape calculated in the shape calculation step is converted to create a rolling tire shape in time series, and the tire rolling shape creation step is in contact with the tire shape at each time obtained in the tire rolling shape creation step. A second model creation step of creating a model in which a region including the region is divided into meshes.

また、前記ホイールモデルは、前記タイヤモデルの前記路面モデルとの接地面とは反対側の面を閉じられた空間とすることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the wheel model has a closed space on the surface of the tire model opposite to the ground contact surface with the road surface model.

また、前記タイヤ形状算出ステップは、さらに、前記第1モデル作成ステップで形成した条件から、前記タイヤモデルを回転させた条件の接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状も算出し、前記タイヤ転動形状作成ステップは、それぞれ算出した、接地した状態のタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成することが好ましい。   Further, the tire shape calculating step further performs a ground contact analysis under a condition in which the tire model is rotated from the conditions formed in the first model creating step, calculates a tire shape in a grounded state, and the tire In the rolling shape creation step, it is preferable that the calculated tire shapes in a grounded state are converted to create rolling tire shapes in time series.

また、前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であり、前記タイヤ形状算出ステップは、前記パターンの一定角度幅よりも小さい角度で前記タイヤモデルを回転させることが好ましい。   The tire model has a shape in which a pattern having a constant rotation angle width is repeatedly arranged, and the tire shape calculation step preferably rotates the tire model at an angle smaller than the constant angle width of the pattern. .

また、前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the tire model has a shape in which patterns having a constant rotation angle width are repeatedly arranged.

また、前記タイヤ転動形状作成ステップは、前記タイヤの形状から、前記パターン内における位置が同一となる対応点の座標と周方向回転角との情報を前記パターン毎に抽出し、抽出した周方向回転角を時間に変換して、対応点の座標と時間との関係を対応点毎に検出し、検出した対応点の座標と時間との関係を時間毎に抽出し、転動状態のタイヤ形状を時系列で算出することが好ましい。   Further, in the tire rolling shape creation step, the information on the coordinates of the corresponding point and the circumferential rotation angle at the same position in the pattern is extracted for each pattern from the shape of the tire, and the extracted circumferential direction By converting the rotation angle into time, the relationship between the coordinates of the corresponding point and time is detected for each corresponding point, the relationship between the detected coordinate of the corresponding point and time is extracted for each time, and the tire shape in the rolling state Is preferably calculated in time series.

また、前記タイヤ転動形状作成ステップは、前記タイヤの形状から、前記対応点同士を結んだ転動軌道上の任意の点を前記対応点として抽出することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said tire rolling shape creation step extracts the arbitrary points on the rolling track which connected the said corresponding points as said corresponding points from the shape of the said tire.

また、前記第2モデル作成ステップは、前記メッシュを、前記タイヤの周囲に形成され、前記タイヤ形状の時間変化に応じてメッシュ構造が変化する第1メッシュ領域と、前記第1メッシュ領域の外周に形成され、メッシュ構造が変化しない第2メッシュ領域とを含むことが好ましい。   In the second model creation step, the mesh is formed around the tire, and a first mesh region in which a mesh structure changes according to a time change of the tire shape, and an outer periphery of the first mesh region. It is preferable to include a second mesh region that is formed and does not change the mesh structure.

また、前記第2モデル作成ステップは、前記タイヤモデル及び前記ホイールモデルに前記タイヤを装着する車両の少なくとも一部のモデルを組み合わせたモデルを含む領域をメッシュに分割したモデルを作成することが好ましい。   In the second model creation step, it is preferable to create a model in which a region including a model obtained by combining the tire model and the wheel model with a model of at least a part of a vehicle on which the tire is mounted is divided into meshes.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るシミュレーション方法は、上記のいずれかに記載のシミュレーションモデル作成方法により、前記タイヤ転動形状作成ステップで得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成し、作成したモデルを用いて、流体解析を行うことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a simulation method according to the present invention is a tire of each time obtained in the tire rolling shape creation step by any of the simulation model creation methods described above. A model in which a region including a region in contact with a shape is divided into meshes is created, and fluid analysis is performed using the created model.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、空気入りタイヤの周囲の領域のシミュレーションモデル作成装置であって、タイヤ周方向に不均一なタイヤモデル、路面モデル、ホイールモデルを作成し、境界条件を設定する第1モデル作成部と、前記第1モデル作成部で作成したタイヤモデルの接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状を算出するタイヤ形状算出部と、前記タイヤ形状算出部で算出したタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成するタイヤ転動形状作成部と、前記タイヤ転動形状作成部で得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成する第2モデル作成部と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a simulation model creation device for a region around a pneumatic tire, and includes a tire model, a road surface model, and a wheel model that are uneven in the tire circumferential direction. A first model creation unit that creates and sets boundary conditions; a tire shape calculation unit that performs a contact analysis of the tire model created by the first model creation unit and calculates a tire shape in a grounded state; and the tire A tire rolling shape creation unit that converts the tire shape calculated by the shape calculation unit to create a rolling tire shape in time series, and a tire shape at each time obtained by the tire rolling shape creation unit And a second model creation unit that creates a model in which a region including the region is divided into meshes.

また、前記ホイールモデルは、前記タイヤモデルの前記路面モデルとの接地面とは反対側の面を閉じられた空間とすることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the wheel model has a closed space on the surface of the tire model opposite to the ground contact surface with the road surface model.

また、前記タイヤ形状算出部は、さらに、前記第1モデル作成部で形成した条件から、前記タイヤモデルを回転させた条件の接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状も算出し、前記タイヤ転動形状作成部は、それぞれ算出した、接地した状態のタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成することが好ましい。   In addition, the tire shape calculation unit further performs a ground contact analysis under the condition in which the tire model is rotated from the conditions formed by the first model creation unit, calculates a tire shape in a grounded state, and the tire It is preferable that the rolling shape creating unit creates the tire shape in the rolling state in time series by converting the calculated tire shape in the grounded state.

また、前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であり、前記タイヤ形状算出部は、前記パターンの一定角度幅よりも小さい角度で前記タイヤモデルを回転させることが好ましい。   Further, it is preferable that the tire model has a shape in which a pattern having a constant rotation angle width is repeatedly arranged, and the tire shape calculation unit rotates the tire model at an angle smaller than the constant angle width of the pattern. .

また、前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the tire model has a shape in which patterns having a constant rotation angle width are repeatedly arranged.

また、前記タイヤ転動形状作成部は、前記タイヤの形状から、前記パターン内における位置が同一となる対応点の座標と周方向回転角との情報を前記パターン毎に抽出し、抽出した周方向回転角を時間に変換して、対応点の座標と時間との関係を対応点毎に検出し、検出した対応点の座標と時間との関係を時間毎に抽出し、転動状態のタイヤ形状を時系列で算出することが好ましい。   Further, the tire rolling shape creation unit extracts, for each pattern, information on the coordinates of the corresponding points and the circumferential rotation angle at the same position in the pattern from the shape of the tire, and extracts the circumferential direction. By converting the rotation angle into time, the relationship between the coordinates of the corresponding point and time is detected for each corresponding point, the relationship between the detected coordinate of the corresponding point and time is extracted for each time, and the tire shape in the rolling state Is preferably calculated in time series.

また、前記タイヤ転動形状作成部は、前記タイヤの形状から、前記対応点同士を結んだ転動軌道上の任意の点を前記対応点として抽出することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said tire rolling shape preparation part extracts the arbitrary points on the rolling track | truck which connected the said corresponding points as said corresponding points from the shape of the said tire.

また、前記第2モデル作成部は、前記メッシュを、前記タイヤの周囲に形成され、前記タイヤ形状の時間変化に応じてメッシュ構造が変化する第1メッシュ領域と、前記第1メッシュ領域の外周に形成され、メッシュ構造が変化しない第2メッシュ領域とを含むことが好ましい。   In addition, the second model creation unit may form the mesh on the outer periphery of the first mesh region formed around the tire, and the mesh structure may change in accordance with the time change of the tire shape. It is preferable to include a second mesh region that is formed and does not change the mesh structure.

また、前記第2モデル作成部は、前記タイヤモデル及び前記ホイールモデルに前記タイヤを装着する車両の少なくとも一部のモデルを組み合わせたモデルを含む領域をメッシュに分割したモデルを作成することが好ましい。   Further, it is preferable that the second model creation unit creates a model in which a region including a model obtained by combining at least a part of a model of a vehicle on which the tire is mounted on the tire model and the wheel model is divided into meshes.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るシミュレーション装置は、上記のいずれかに記載のシミュレーションモデル作成装置により、前記タイヤ転動形状作成ステップで得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成し、作成したモデルを用いて、流体解析を行うことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a simulation device according to the present invention is a tire of each time obtained in the tire rolling shape creation step by the simulation model creation device described above. A model in which a region including a region in contact with a shape is divided into meshes is created, and fluid analysis is performed using the created model.

本発明のシミュレーションモデル作成方法、シミュレーション方法、シミュレーションモデル作成装置、及びシミュレーション装置は、タイヤの解析に用いるシミュレーションモデルをより簡単に作成することができ、計算量を少なくし、評価をより短時間で行うことができる。   The simulation model creation method, simulation method, simulation model creation device, and simulation device of the present invention can create a simulation model used for tire analysis more easily, reduce the amount of calculation, and evaluate in a shorter time. It can be carried out.

図1は、タイヤの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a tire. 図2は、図1に示すタイヤの子午断面図である。FIG. 2 is a meridional sectional view of the tire shown in FIG. 図3は、図1に示すタイヤのトレッド面の概略構成を示す正面図である。FIG. 3 is a front view illustrating a schematic configuration of a tread surface of the tire illustrated in FIG. 1. 図4は、本実施形態に係るタイヤ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を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a simulation device that executes the tire simulation method according to the present embodiment. 図5は、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the tire simulation method according to the present embodiment. 図6−1は、タイヤモデルの一例を示す断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating an example of a tire model. 図6−2は、図6−1に示すタイヤモデルの一例を示す部分拡大図である。FIG. 6B is a partially enlarged view showing an example of the tire model shown in FIG. 図7−1は、接地解析に基づいて対応点の位置を算出した一例を示すグラフである。FIG. 7A is a graph illustrating an example in which the position of the corresponding point is calculated based on the ground contact analysis. 図7−2は、対応点の位置を時間の関数に変換した一例を示すグラフである。FIG. 7B is a graph illustrating an example in which the position of the corresponding point is converted into a function of time. 図8は、タイヤの周辺のモデルの概略構成を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a model around the tire. 図9は、対応点の位置を時間の関数に変換した他の例を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing another example in which the position of the corresponding point is converted into a function of time. 図10−1は、タイヤモデルの一例を示す部分拡大図である。FIG. 10A is a partially enlarged view illustrating an example of a tire model. 図10−2は、図10−1に示すタイヤモデルを回転させた状態を示す部分拡大図である。10-2 is a partially enlarged view showing a state where the tire model shown in FIG. 10-1 is rotated. 図10−3は、接地解析に基づいて対応点の位置を算出した一例を示すグラフである。FIG. 10C is a graph illustrating an example in which the position of the corresponding point is calculated based on the ground contact analysis. 図11−1は、タイヤモデルの一例を示す部分拡大図である。FIG. 11A is a partially enlarged view illustrating an example of a tire model. 図11−2は、接地解析に基づいて対応点の位置を算出した一例を示すグラフである。FIG. 11B is a graph illustrating an example in which the position of the corresponding point is calculated based on the ground contact analysis. 図12は、タイヤの周辺のモデルの他の例の概略構成を示す正面図である。FIG. 12 is a front view showing a schematic configuration of another example of a model around the tire. 図13−1は、図12に示すモデルの一部を拡大して示す拡大正面図である。FIG. 13A is an enlarged front view showing a part of the model shown in FIG. 12 in an enlarged manner. 図13−2は、図12に示すモデルの一部を拡大して示す拡大正面図である。FIG. 13-2 is an enlarged front view showing a part of the model shown in FIG. 12 in an enlarged manner. 図14は、タイヤの周辺のモデルの概略構成を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of a model around the tire.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の発明を実施するための形態(以下実施形態という)の内容によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に説明する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the content of the form (henceforth embodiment) for implementing the following invention. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same.

以下の説明において、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向を意味し、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面に向かう側、タイヤ幅方向外側とは、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面から離れる側を意味する。タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸と直交する方向を意味し、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とは、タイヤ径方向において回転軸から離れる側を意味する。タイヤ周方向とは、回転軸を中心軸とする周方向を意味する。タイヤ赤道面とは、空気入りタイヤの回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤのタイヤ幅の中心を通る平面を意味する。   In the following description, the tire width direction means a direction parallel to the tire rotation axis, the inner side in the tire width direction means the side toward the tire equatorial plane in the tire width direction, and the outer side in the tire width direction means in the tire width direction. It means the side away from the tire equatorial plane. The tire radial direction means a direction orthogonal to the rotational axis of the pneumatic tire, the tire radial inner side is the side toward the rotational axis in the tire radial direction, and the tire radial outer side is from the rotational axis in the tire radial direction. It means the side that leaves. The tire circumferential direction means a circumferential direction with the rotation axis as the central axis. The tire equator plane means a plane perpendicular to the rotation axis of the pneumatic tire and passing through the center of the tire width of the pneumatic tire.

図1は、タイヤの斜視図であり、図2は、図1に示すタイヤの子午断面図であり、図3は、図1に示すタイヤのトレッド面の概略構成を示す正面図である。図1に示すように、タイヤ1は、回転軸を中心として回転する環状構造体である。また、図2に示すように、タイヤ1の子午断面には、カーカス2、ベルト3、ベルトカバー4、ビードコア5が現れている。なお、タイヤ1のタイヤ径方向外側(路面との接地面側)には、キャップトレッド6が配置されている。タイヤ1は、母材であるゴムを、補強材であるカーカス2、ベルト3、あるいはベルトカバー4等の補強コードによって補強した複合材料の構造体である。ここで、カーカス2、ベルト3、ベルトカバー4等の、金属繊維や有機繊維等のコード材料で構成される補強コードの層をコード層という。   1 is a perspective view of the tire, FIG. 2 is a meridional sectional view of the tire shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of the tread surface of the tire shown in FIG. As shown in FIG. 1, the tire 1 is an annular structure that rotates about a rotation axis. As shown in FIG. 2, a carcass 2, a belt 3, a belt cover 4, and a bead core 5 appear on the meridional section of the tire 1. A cap tread 6 is disposed on the outer side in the tire radial direction of the tire 1 (on the contact surface side with the road surface). The tire 1 is a composite material structure in which rubber as a base material is reinforced by a reinforcing cord such as a carcass 2, a belt 3 or a belt cover 4 as a reinforcing material. Here, the layer of the reinforcing cord made of a cord material such as metal fiber or organic fiber, such as the carcass 2, the belt 3, and the belt cover 4, is referred to as a cord layer.

カーカス2は、タイヤ1に空気を充填した際に圧力容器としての役目を果たす強度メンバーであり、その内圧によって荷重を支え、走行中の動的荷重に耐えるようになっている。ベルト3は、キャップトレッド6とカーカス2との間に配置されたゴム引きコードを束ねた補強コードの層である。なお、バイアスタイヤの場合にはブレーカと呼ぶ。ラジアルタイヤにおいて、ベルト3は形状保持及び強度メンバーとして重要な役割を担っている。   The carcass 2 is a strength member that serves as a pressure vessel when the tire 1 is filled with air. The carcass 2 supports a load by its internal pressure and withstands a dynamic load during traveling. The belt 3 is a layer of reinforcing cords in which rubberized cords arranged between the cap tread 6 and the carcass 2 are bundled. In the case of a bias tire, it is called a breaker. In the radial tire, the belt 3 plays an important role as a shape retention and strength member.

ベルト3の踏面G側には、ベルトカバー4が配置されている。ベルトカバー4は、例えば有機繊維材料を層状に配置したものであり、ベルト3の保護層としての役割や、ベルト3の補強層としての役割を持つ。ビードコア5は、内圧によってカーカス2に発生するコード張力を支えているスチールワイヤの束である。ビードコア5は、カーカス2、ベルト3、ベルトカバー4及びトレッドとともに、タイヤ1の強度部材となる。   A belt cover 4 is disposed on the tread surface G side of the belt 3. The belt cover 4 is formed by arranging, for example, organic fiber materials in layers, and has a role as a protective layer for the belt 3 and a role as a reinforcing layer for the belt 3. The bead core 5 is a bundle of steel wires that supports the cord tension generated in the carcass 2 by internal pressure. The bead core 5 becomes a strength member of the tire 1 together with the carcass 2, the belt 3, the belt cover 4, and the tread.

キャップトレッド6の踏面G側(トレッド面)には、図2及び図3に示すように、タイヤ周方向に延在する4本の溝7a、7b、7c、7dが形成される。これによって、雨天走行時の排水性を向上させる。また、4本の溝7a、7b、7c、7dが形成されることで、キャップトレッド6は、溝7aよりのタイヤ幅方向外側の陸部11aと、溝7aと溝7bとの間の陸部11bと、溝7bと溝7cとの間の陸部11cと、溝7cと溝7dとの間の陸部11dと、溝7dよりのタイヤ幅方向外側の陸部11eとが形成される。陸部11cが、タイヤ赤道面Cを通る位置に形成されている。また、陸部11cには、溝7a、7b、7c、7dよりも溝幅が狭く、溝深さが浅い飾り溝12が形成されている。さらに、陸部11bには、タイヤ幅方向に延びて、溝7aから溝7bまで延在するラグ溝14が、タイヤ周方向に一定間隔で複数形成されている。これにより、陸部11bは、主溝7aと主溝7bとラグ溝14とで囲われたブロック16が列上に複数配置された形状となる。また、陸部11dにも、タイヤ幅方向に延びて、溝7cから溝7dまで延在するラグ溝14が、タイヤ周方向に一定間隔で複数形成されている。これにより、陸部11dは、主溝7cと主溝7dとラグ溝14とで囲われたブロック16が列上に複数配置された形状となる。このように、タイヤ1は、陸部11b、11dに周方向に一定間隔で、ラグ溝14が形成されている。このため、タイヤ1は、周方向に不均一な形状、つまり、タイヤ周方向に凹凸が形成された形状となっている。また、タイヤ1は、タイヤ周方向に一定間隔でラグ溝14とブロック16とが交互に形成されている。以上より、タイヤ1は、タイヤ周方向において、ピッチP毎に同じ形状が繰り返す形状となっている。つまり、タイヤ1は、回転軸を中心として、ピッチPに対応する一定角度分の形状が繰り返し単位となり、ピッチPに対応する一定角度分の形状周方向に複数個並べた形状となる。   On the tread surface G side (tread surface) of the cap tread 6, as shown in FIGS. 2 and 3, four grooves 7a, 7b, 7c, 7d extending in the tire circumferential direction are formed. This improves drainage during rainy weather. Further, by forming the four grooves 7a, 7b, 7c, and 7d, the cap tread 6 has a land portion 11a on the outer side in the tire width direction from the groove 7a and a land portion between the grooves 7a and 7b. 11b, a land portion 11c between the groove 7b and the groove 7c, a land portion 11d between the groove 7c and the groove 7d, and a land portion 11e outside the groove 7d in the tire width direction are formed. The land portion 11c is formed at a position passing through the tire equator plane C. The land portion 11c is provided with a decorative groove 12 having a narrower groove width and a shallower groove depth than the grooves 7a, 7b, 7c, and 7d. Furthermore, a plurality of lug grooves 14 extending in the tire width direction and extending from the grooves 7a to the grooves 7b are formed in the land portion 11b at regular intervals in the tire circumferential direction. Thus, the land portion 11b has a shape in which a plurality of blocks 16 surrounded by the main groove 7a, the main groove 7b, and the lug groove 14 are arranged on the row. In addition, a plurality of lug grooves 14 extending in the tire width direction and extending from the groove 7c to the groove 7d are also formed in the land portion 11d at regular intervals in the tire circumferential direction. Thereby, the land portion 11d has a shape in which a plurality of blocks 16 surrounded by the main groove 7c, the main groove 7d, and the lug groove 14 are arranged on the row. Thus, in the tire 1, lug grooves 14 are formed in the land portions 11b and 11d at regular intervals in the circumferential direction. For this reason, the tire 1 has a non-uniform shape in the circumferential direction, that is, a shape in which irregularities are formed in the tire circumferential direction. In the tire 1, lug grooves 14 and blocks 16 are alternately formed at regular intervals in the tire circumferential direction. As described above, the tire 1 has a shape in which the same shape is repeated for each pitch P in the tire circumferential direction. That is, the tire 1 has a shape of a certain angle corresponding to the pitch P around the rotation axis as a repeating unit, and a plurality of shapes arranged in the circumferential direction of the shape corresponding to the pitch P.

また、タイヤ1の側部はサイドウォール8と呼ばれており、ビードコア5とキャップトレッド6との間を接続する。また、キャップトレッド6とサイドウォール8との間はショルダー部Shである。   The side portion of the tire 1 is called a sidewall 8 and connects between the bead core 5 and the cap tread 6. Further, a shoulder portion Sh is provided between the cap tread 6 and the sidewall 8.

次に、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実行する装置について説明する。図4は、本実施形態に係るタイヤ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を示す説明図である。本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法は、図4に示すシミュレーション装置50によって実現できる。図4に示すように、シミュレーション装置50は、処理部52と記憶部54とで構成される。また、このシミュレーション装置50には、入出力装置51が電気的に接続されており、ここに備えられた入力手段53でタイヤモデルを構成するゴムの物性値や補強コードの物性値、あるいは変形解析における境界条件等を処理部52や記憶部54へ入力する。また、シミュレーション装置50は、入出力装置51の表示手段55に算出結果、入力結果等、種々の情報を表示させる。   Next, an apparatus for executing the tire simulation method according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a simulation device that executes the tire simulation method according to the present embodiment. The tire simulation method according to the present embodiment can be realized by the simulation device 50 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the simulation apparatus 50 includes a processing unit 52 and a storage unit 54. In addition, an input / output device 51 is electrically connected to the simulation device 50, and the physical property value of the rubber constituting the tire model, the physical property value of the reinforcing cord, or the deformation analysis by the input means 53 provided therein. Is input to the processing unit 52 and the storage unit 54. In addition, the simulation device 50 displays various information such as calculation results and input results on the display means 55 of the input / output device 51.

ここで、入力手段53には、キーボード、マウス等の入力デバイスを使用することができる。記憶部54には、タイヤの変形解析や本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を含むコンピュータプログラムが格納されている。ここで、記憶部54は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ(CD−ROM等のような読み出しのみが可能な記憶媒体)や、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。   Here, an input device such as a keyboard and a mouse can be used for the input means 53. The storage unit 54 stores a computer program including a tire deformation analysis and a tire simulation method according to the present embodiment. Here, the storage unit 54 is a hard disk device, a magneto-optical disk device, a non-volatile memory such as a flash memory (a storage medium that can be read only such as a CD-ROM), or a RAM (Random Access Memory). Such a volatile memory or a combination thereof can be used.

また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、種々のタイヤのシミュレーション方法を実現できるものであってもよい。また、処理部52の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより構造物の変形解析や本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実行してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。   The computer program may be capable of realizing various tire simulation methods in combination with a computer program already recorded in the computer system. Further, the computer program for realizing the function of the processing unit 52 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by the computer system and executed to deform the structure. Analysis and a tire simulation method according to the present embodiment may be executed. Here, the “computer system” includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.

処理部52は、第1モデル作成部52aと、接地解析部52bと、解析結果変換部52cと、第2モデル作成52dと、流体解析部52eと、評価部52fとを含む。第1モデル作成部52aは、接地解析(変形解析)に供する解析モデルを作成して、記憶部54に格納する。なお、解析モデルとしては、タイヤモデル、路面モデル、ホイールモデルを作成する。また、境界条件の設定処理も行う。なお、これらのモデル、境界条件は、利用者が入力手段53から入力した数値等に基づいて作成、設定する。接地解析部52bは、第1モデル作成部52aで作成したモデルを記憶部54から読み出し、設定した条件で接地解析を実行する。解析結果変換部52cは、接地解析部52bで接地解析して取得したタイヤ形状から対応点を抽出し、対応点の位置、回転角の情報及び速度情報を用いて接地解析した結果を、転動状態のタイヤ形状の時系列データに変換する。第2モデル作成部52dは、解析結果変換部52cで変換した転動状態のタイヤ形状の時系列データを用いて、各時刻におけるタイヤ形状の周囲をモデル化する。本実施形態では、タイヤ形状の周囲に流体メッシュを作成したモデルを作成する。流体解析部52eは、第2モデル作成部52dで作成したモデルを、設定した条件で流体解析する。なお、流体解析部52eでの解析に用いる条件も、利用者が入力手段53から入力した数値等に基づいて作成、設定することができる。評価部52fは、流体解析部52eで解析した結果に基づいて、タイヤの性能を評価する。ここで、評価対象としては、タイヤ周囲の空気の流れ、タイヤの空気抵抗、タイヤの音響、タイヤのノイズ等がある。   The processing unit 52 includes a first model creation unit 52a, a ground analysis unit 52b, an analysis result conversion unit 52c, a second model creation 52d, a fluid analysis unit 52e, and an evaluation unit 52f. The first model creation unit 52 a creates an analysis model for use in contact analysis (deformation analysis) and stores the analysis model in the storage unit 54. As an analysis model, a tire model, a road surface model, and a wheel model are created. Also, a boundary condition setting process is performed. Note that these models and boundary conditions are created and set based on numerical values input from the input means 53 by the user. The ground analysis unit 52b reads the model created by the first model creation unit 52a from the storage unit 54, and executes the ground analysis under the set conditions. The analysis result conversion unit 52c extracts the corresponding points from the tire shape acquired by the ground contact analysis by the ground contact analysis unit 52b, and the result of the ground contact analysis using the position, rotation angle information, and speed information of the corresponding points Convert to time-series data of the tire shape in the state. The second model creation unit 52d models the periphery of the tire shape at each time using the time-series data of the rolling tire shape converted by the analysis result conversion unit 52c. In the present embodiment, a model in which a fluid mesh is created around the tire shape is created. The fluid analysis unit 52e performs a fluid analysis on the model created by the second model creation unit 52d under the set conditions. The conditions used for the analysis in the fluid analysis unit 52e can also be created and set based on the numerical values and the like input from the input means 53 by the user. The evaluation unit 52f evaluates the performance of the tire based on the result analyzed by the fluid analysis unit 52e. Here, evaluation targets include air flow around the tire, tire air resistance, tire sound, tire noise, and the like.

処理部52は、例えば、メモリ及びCPU(Central Processing Unit)により構成されている。接地解析時、流体解析時においては、第1モデル作成部52aが作成した解析モデル、第2モデル作成部52dや入力データ等に基づいて、処理部52が前記プログラムを処理部52に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部52は、記憶部54へ演算途中の数値を適宜格納し、また記憶部54へ格納した数値を取り出して演算を進める。なお、この処理部52は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアによって、その機能を実現するものであってもよい。   The processing unit 52 includes, for example, a memory and a CPU (Central Processing Unit). At the time of contact analysis and fluid analysis, the processing unit 52 incorporates the program into the processing unit 52 based on the analysis model created by the first model creation unit 52a, the second model creation unit 52d, input data, and the like. Read into memory and perform calculations. At that time, the processing unit 52 appropriately stores a numerical value in the middle of the calculation in the storage unit 54, and extracts the numerical value stored in the storage unit 54 and advances the calculation. The processing unit 52 may realize the function by dedicated hardware instead of the computer program.

ここで、表示手段55には、液晶表示装置やCRT(Cathode Ray Tube)等を使用することができる。また、シミュレーションの結果や、シミュレーションの条件等は、必要に応じて設けられた印刷機により、紙等の被記録媒体に出力することもできるので、表示手段55として印刷機を用いてもよい。ここで、記憶部54は、他の装置(例えばデータベースサーバ)内にあってもよい。例えば、シミュレーション装置50は、入出力装置51を備えた端末装置から通信により処理部52や記憶部54にアクセスするものであってもよい。   Here, a liquid crystal display device, a CRT (Cathode Ray Tube) or the like can be used as the display means 55. In addition, since the simulation results, simulation conditions, and the like can be output to a recording medium such as paper by a printing machine provided as necessary, a printing machine may be used as the display means 55. Here, the memory | storage part 54 may exist in another apparatus (for example, database server). For example, the simulation device 50 may access the processing unit 52 and the storage unit 54 by communication from a terminal device including the input / output device 51.

次に、本実施形態に係るシミュレーションモデル作成方法及びタイヤのシミュレーション方法を説明する。なお、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法は、上述したシミュレーション装置により実現できる。図5は、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法は、本実施形態に係るシミュレーションモデルの作成方法によりシミュレーションモデルを作成する。図6−1は、タイヤモデルの一例を示す断面図である。図6−2は、図6−1に示すタイヤモデルの一例を示す部分拡大図である。なお、図6−1は、タイヤモデルをタイヤ周方向に平行な面で切断した断面を示している。また、図7−1は、接地解析に基づいて対応点の位置を算出した一例を示すグラフであり、図7−2は、対応点の位置を時間の関数に変換した一例を示すグラフである。さらに、図8は、タイヤの周辺のモデルの概略構成を示す斜視図である。   Next, a simulation model creation method and a tire simulation method according to this embodiment will be described. The tire simulation method according to the present embodiment can be realized by the above-described simulation apparatus. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the tire simulation method according to the present embodiment. The tire simulation method according to this embodiment creates a simulation model by the simulation model creation method according to this embodiment. FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating an example of a tire model. FIG. 6B is a partially enlarged view showing an example of the tire model shown in FIG. FIG. 6A shows a cross section of the tire model cut along a plane parallel to the tire circumferential direction. FIG. 7A is a graph illustrating an example in which the position of the corresponding point is calculated based on the ground contact analysis, and FIG. 7B is a graph illustrating an example in which the position of the corresponding point is converted into a function of time. . Further, FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a model around the tire.

本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法を実行するにあたり、ステップS12で、図4に示すシミュレーション装置50のモデル作成部52aは、タイヤ、路面、ホイールのモデルを作成する。具体的には、図6−1に示すように、タイヤの解析モデル(以下タイヤモデルという)60と、タイヤモデル60に装着するホイールの解析モデル(以下ホイールモデルという)64と、タイヤモデル60が接地する路面の解析モデル(以下路面モデルという)66と、を作成する。なお、モデル作成部52aは、解析に用いる境界条件も設定する。ここで、解析モデルとは、コンピュータを用いて数値解析可能なモデルであり、数学的モデルや数学的離散化モデルを含む。また、本実施形態で用いるタイヤモデル60は、図1から図3に示すタイヤと同様の形状であり、タイヤ周方向に一定間隔でタイヤ幅方向に延在するラグ溝が形成された形状であり、複数のブロック62が、タイヤ周方向に列上に配置された形状となる。つまり、タイヤモデル60は、周方向に不均一な形状のモデルである。   In executing the tire simulation method according to the present embodiment, in step S12, the model creation unit 52a of the simulation apparatus 50 shown in FIG. 4 creates tire, road surface, and wheel models. Specifically, as shown in FIG. 6A, a tire analysis model (hereinafter referred to as a tire model) 60, a wheel analysis model (hereinafter referred to as a wheel model) 64 attached to the tire model 60, and a tire model 60 are provided. An analysis model (hereinafter referred to as a road surface model) 66 of a road surface to be contacted is created. The model creation unit 52a also sets boundary conditions used for analysis. Here, the analysis model is a model that can be numerically analyzed using a computer, and includes a mathematical model and a mathematical discretization model. Further, the tire model 60 used in the present embodiment has the same shape as the tire shown in FIGS. 1 to 3 and has a shape in which lug grooves extending in the tire width direction at regular intervals in the tire circumferential direction are formed. The plurality of blocks 62 are arranged in a row in the tire circumferential direction. That is, the tire model 60 is a model having a non-uniform shape in the circumferential direction.

タイヤモデル60は、有限要素法や有限差分法等の数値解析手法を用いて接地解析を行うために用いるモデルである。例えば、本実施形態では、タイヤモデル60の接地解析に有限要素法(Finite Element Method:FEM)を使用するので、タイヤモデル60は、有限要素法に基づいて作成される。なお、本実施形態に係る接地解析に適用できる解析手法は有限要素法に限られず、有限差分法(Finite Difference Method:FDM)や境界要素法(Boundary Element Method:BEM)等も使用できる。また、境界条件等によって最も適当な解析手法を選択し、又は複数の解析手法を組み合わせて使用することもできる。なお、有限要素法は、構造解析に適した解析手法なので、特にタイヤのような構造体に対して好適に適用できる。   The tire model 60 is a model used for performing a ground contact analysis using a numerical analysis method such as a finite element method or a finite difference method. For example, in the present embodiment, since the finite element method (FEM) is used for the ground contact analysis of the tire model 60, the tire model 60 is created based on the finite element method. The analysis method applicable to the ground analysis according to the present embodiment is not limited to the finite element method, and a finite difference method (FDM), a boundary element method (BEM), or the like can be used. Further, the most appropriate analysis method can be selected according to the boundary condition or the like, or a plurality of analysis methods can be used in combination. Since the finite element method is an analysis method suitable for structural analysis, it can be suitably applied particularly to a structure such as a tire.

モデル作成部52aは、ステップS12として、環状構造体であるタイヤを、複数かつ有限個の要素に分割して、図6−1及び図6−2に示すようなタイヤモデル60を作成する。複数の要素は、それぞれ複数の節点で構成される。本実施形態では、タイヤモデル60は3次元形状の解析モデルとなる。   In step S12, the model creation unit 52a divides a tire that is an annular structure into a plurality of finite elements, and creates a tire model 60 as shown in FIGS. 6-1 and 6-2. Each of the plurality of elements includes a plurality of nodes. In the present embodiment, the tire model 60 is a three-dimensional analysis model.

タイヤモデル60を構成する要素は、例えば、3次元体では四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素や三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素、面要素等、コンピュータで取り扱い得る要素とすることが望ましい。このようにして分割された要素は、解析の過程においては、3次元モデルでは3次元座標や円筒座標を用いて逐一特定される。   The elements constituting the tire model 60 are, for example, solid elements such as tetrahedral solid elements, pentahedral solid elements and hexahedral solid elements in a three-dimensional body, shell elements such as triangular shell elements, rectangular shell elements, surface elements, etc. It is desirable to make it an element that can be handled with. In the process of analysis, the elements divided in this way are identified one by one using three-dimensional coordinates and cylindrical coordinates in the three-dimensional model.

処理部52は、ステップS12でタイヤモデル60を作成したらステップS14へ進む。シミュレーション装置50の処理部52が備える接地解析部52bは、ステップS14として、ステップS12で作成されたタイヤモデル60の接地解析を実行する。なお、接地解析は、設定されている解析条件に基づいて実行される。解析条件は、例えば、図4に示す入出力装置51の入力手段53を介して入力されて、記憶部54に格納される。接地解析部52bは、解析条件が設定されたら、タイヤモデル60の接地解析を実行し、路面モデル66に接地した状態のタイヤモデル60の形状を算出する。   When the processing unit 52 creates the tire model 60 in step S12, the process proceeds to step S14. As step S14, the ground contact analysis unit 52b included in the processing unit 52 of the simulation apparatus 50 performs the ground contact analysis of the tire model 60 created in step S12. The grounding analysis is performed based on the set analysis conditions. For example, the analysis condition is input via the input unit 53 of the input / output device 51 shown in FIG. 4 and stored in the storage unit 54. When the analysis conditions are set, the ground contact analysis unit 52b performs a ground contact analysis of the tire model 60 and calculates the shape of the tire model 60 in a state of being in contact with the road surface model 66.

処理部52は、ステップS14で接地解析を行ったらステップS16に進む。シミュレーション装置50の処理部52が備える解析結果変換部52cは、ステップS16として、タイヤの各対応点の位置を抽出する。具体的には、解析結果変換部52cは、接地時のタイヤ表面の各節点のタイヤ周方向角度と座標との関係を算出する。その後、解析結果変換部52cは、算出した各節点のタイヤ周方向角度と座標との関係から、隣接するピッチの同一点の情報を対応点の情報として抽出する。つまり、本実施形態では、ブロック62における一点の位置を対応点として特定し、各ブロック62で当該対応点を検出し、その対応点のタイヤ周方向角度と座標との関係を抽出する。なお、図6−2では、ブロック62の特定の位置の情報を対応点70の情報として抽出している。ここで、図6−2では、ブロック62と対応点70との関係を明確にするために、ブロック62の内部に対応点70を表示させているが、対応点70は、ブロック62の表面の点(節点)である。このように、周方向に延在している多数の対応点のタイヤ周方向角度と座標との関係を検出することで、図7−1に示すような関係を算出することができる。ここで、図7−1は、縦軸を径方向座標[mm]とし、横軸を角度[°]とした。なお、角度0°、360°の点が、路面モデル66から最も離れた点、図6−1中時計の12時の方向の点であり、角度180°の点が、路面モデル66から最も近い点、図6−1中時計の6時の方向の点である。また、径方向座標は、接地面に直交する方向の座標であり、タイヤモデル60の回転中心を基準(0mm)とした。図7−1に示す関係より、タイヤのブロック62の一点がタイヤ周方向角度の各角度において、どの位置にあるかを算出することができる。なお、図7−1では、径方向の座標と周方向角度との関係を示したが、路面モデル66に平行でタイヤ幅方向に直交する方向、図6−1中左右方向における座標と周方向の角度との関係も同様に算出することができる。なお、解析結果変換部52cは、ステップS16として、タイヤモデル60の表面の各点において、対応点を抽出する。つまり、タイヤモデル60は、1つのピッチ内にある表面の点(節点)毎に、対応点を抽出する。   The processing unit 52 proceeds to step S16 after performing the grounding analysis in step S14. The analysis result conversion part 52c with which the process part 52 of the simulation apparatus 50 is provided extracts the position of each corresponding point of a tire as step S16. Specifically, the analysis result conversion unit 52c calculates the relationship between the tire circumferential direction angle and coordinates of each node on the tire surface at the time of contact. Thereafter, the analysis result conversion unit 52c extracts information on the same point of adjacent pitches as information on corresponding points from the relationship between the calculated tire circumferential direction angle of each node and the coordinates. That is, in this embodiment, the position of one point in the block 62 is specified as a corresponding point, the corresponding point is detected in each block 62, and the relationship between the tire circumferential direction angle and the coordinate of the corresponding point is extracted. In FIG. 6B, information on a specific position of the block 62 is extracted as information on the corresponding point 70. Here, in FIG. 6B, in order to clarify the relationship between the block 62 and the corresponding point 70, the corresponding point 70 is displayed inside the block 62, but the corresponding point 70 is displayed on the surface of the block 62. It is a point (node). In this way, by detecting the relationship between the tire circumferential angle and the coordinates of a number of corresponding points extending in the circumferential direction, the relationship as shown in FIG. 7-1 can be calculated. Here, in FIG. 7A, the vertical axis is the radial coordinate [mm], and the horizontal axis is the angle [°]. It should be noted that the points at angles of 0 ° and 360 ° are the points farthest from the road surface model 66, the points in the 12 o'clock direction of the clock in FIG. 6A, and the points at an angle of 180 ° are closest to the road surface model 66. The point is a point in the 6 o'clock direction of the clock in FIG. Further, the radial coordinate is a coordinate in a direction perpendicular to the contact surface, and the rotation center of the tire model 60 is set as a reference (0 mm). From the relationship shown in FIG. 7A, it is possible to calculate at which position one point of the tire block 62 is located at each angle of the tire circumferential angle. In FIG. 7A, the relationship between the radial coordinate and the circumferential angle is shown, but the direction parallel to the road surface model 66 and orthogonal to the tire width direction, the coordinate in the left-right direction and the circumferential direction in FIG. The relationship with the angle can be calculated in the same manner. In addition, the analysis result conversion part 52c extracts a corresponding point in each point of the surface of the tire model 60 as step S16. That is, the tire model 60 extracts corresponding points for each surface point (node) within one pitch.

処理部52は、ステップS16で各対応点の位置の抽出を行ったらステップS18に進む。シミュレーション装置50の処理部52が備える解析結果変換部52cは、ステップS18として、各対応点の周方向角度を時間に変換する。具体的には、解析結果変換部52cは、タイヤ転動速度の条件を用いて、タイヤ周方向角度を時間に変換する。つまり、タイヤ転動速度に基づいて、1つの対応点が一回転する時間を算出し、各時間にどの回転角度となるかを算出し、その回転角度に対応する位置にあるステップS16で抽出した対応点の位置情報を、その時間の対応点の位置とする。これにより、図7−1に示す任意の対応点の角度と径方向座標の関係を、図7−2に示す1つの対応点の時間と径方向座標との関係に変換できる。ここで、図7−2は、縦軸を径方向座標[mm]とし、横軸を時間[s]とした。例えば、タイヤが一回転する時間が、1sの場合、時間0sのとき角度0°にある対応点は、時間0.5sのとき角度180°の位置に移動し、時間1sのとき角度360°の位置に移動する。これにより、接地解析した結果から、各対応点の各時間における位置を算出することができる。なお、解析結果変換部52cは、ステップS18として、タイヤモデル60の表面の各対応点について、座標と回転角度との関係を座標と時間との関係に変換する。これにより、タイヤモデル60は、任意の時間に各点がどの座標にあるかを算出することができる。なお、タイヤモデル60の各点の座標と時間との関係は、1つのピッチ内にある表面の点(節点)毎に、対応点を抽出し、それを初期位置(初期角度)の条件に基づいて、各ピッチにある対応点毎に、時間軸をずらすことで算出することができる。   The processing unit 52 proceeds to step S18 after extracting the position of each corresponding point in step S16. In step S18, the analysis result conversion unit 52c included in the processing unit 52 of the simulation apparatus 50 converts the circumferential angle of each corresponding point into time. Specifically, the analysis result conversion unit 52c converts the tire circumferential angle into time using the tire rolling speed condition. That is, based on the tire rolling speed, the time for one corresponding point to make one rotation is calculated, and the rotation angle at each time is calculated, and extracted in step S16 at the position corresponding to the rotation angle. The position information of the corresponding point is set as the position of the corresponding point at that time. Thereby, the relationship between the angle and the radial coordinate of an arbitrary corresponding point shown in FIG. 7A can be converted into the relationship between the time and the radial coordinate of one corresponding point shown in FIG. 7B. Here, in FIG. 7-2, the vertical axis is the radial coordinate [mm], and the horizontal axis is the time [s]. For example, when the time for one rotation of the tire is 1 s, the corresponding point at the angle 0 ° at the time 0 s moves to the position of the angle 180 ° at the time 0.5 s, and the angle 360 ° at the time 1 s. Move to position. Thereby, the position of each corresponding point at each time can be calculated from the result of grounding analysis. In step S18, the analysis result conversion unit 52c converts the relationship between the coordinates and the rotation angle into the relationship between the coordinates and time for each corresponding point on the surface of the tire model 60. Thereby, the tire model 60 can calculate at which coordinates each point is at an arbitrary time. Note that the relationship between the coordinates of each point of the tire model 60 and the time is based on the condition of the initial position (initial angle), in which corresponding points are extracted for each point (node) on the surface within one pitch. Thus, it can be calculated by shifting the time axis for each corresponding point in each pitch.

処理部52は、ステップS18で各対応点の周方向角度を時間に変換したらステップS20に進む。シミュレーション装置50の処理部52が備える解析結果変換部52cは、ステップS20として、表面形状の時系列データを作成する。具体的には、ステップS18で算出した各対応点の座標と時間との関係を用いて、各時間におけるタイヤモデルの表面形状を算出する。つまり、各対応点の座標と時間との関係から、同じ時間における各対応点の座標(位置情報)を抽出することで、1つの時間におけるタイヤの表面形状を作成することができる。これにより、1つの時間におけるタイヤの表面形状の作成を繰り返すことで、タイヤの表面形状の時系列データを取得することができる。なお、本実施形態では、タイヤを所定の回転速度で回転させる状態として、周方向角度を時間に変換しているため、タイヤの転動時の表面形状の時系列データとなる。   The processing unit 52 proceeds to step S20 after converting the circumferential angle of each corresponding point to time in step S18. The analysis result conversion unit 52c included in the processing unit 52 of the simulation apparatus 50 creates time-series data of the surface shape as step S20. Specifically, the surface shape of the tire model at each time is calculated using the relationship between the coordinates of the corresponding points calculated at step S18 and the time. That is, by extracting the coordinates (position information) of each corresponding point at the same time from the relationship between the coordinates of each corresponding point and time, the surface shape of the tire at one time can be created. Thereby, the time series data of the tire surface shape can be obtained by repeating the creation of the tire surface shape in one time. In this embodiment, since the circumferential angle is converted to time as a state in which the tire is rotated at a predetermined rotation speed, the time-series data of the surface shape at the time of rolling of the tire is obtained.

処理部52は、ステップS20でタイヤ表面形状の時系列データを作成したら、ステップS22に進む。シミュレーション装置50の処理部52が備える第2モデル作成部52dは、ステップS22として、流体解析用モデルを作成する。具体的には、ステップS20で算出したタイヤ表面形状の時系列データを用いて、各時間におけるタイヤ形状の周囲に流体メッシュを作成する。これにより、図8に示すように、タイヤモデル60の周囲に流体メッシュ80を形成することができる。また、流体解析用のモデルは、ホイールモデル64により、タイヤモデル60の内部の空間と、タイヤモデル60の外部の空間とが別けられている(分離されている)。また、タイヤモデル60は、路面モデル66に接地されている。   When the processing unit 52 creates time-series data of the tire surface shape in step S20, the processing unit 52 proceeds to step S22. The second model creation unit 52d included in the processing unit 52 of the simulation apparatus 50 creates a fluid analysis model as step S22. Specifically, a fluid mesh is created around the tire shape at each time using the time series data of the tire surface shape calculated in step S20. Thereby, as shown in FIG. 8, a fluid mesh 80 can be formed around the tire model 60. In the model for fluid analysis, a space inside the tire model 60 and a space outside the tire model 60 are separated (separated) by a wheel model 64. The tire model 60 is grounded to the road surface model 66.

処理部52は、ステップS22で流体解析用モデルを作成したら、ステップS24に進む。シミュレーション装置50の処理部52が備える流体解析部52eは、ステップS24として、流体解析を行う。具体的には、ステップS22で作成した流体解析用モデルと各種条件に基づいて、タイヤ周囲領域を流れる流体についての解析を行う。なお、流体解析としては、空気の流れの解析や、空気抵抗の解析や、音の反響の解析や、気柱共鳴音などの流体騒音の解析がある。   After creating the fluid analysis model in step S22, the processing unit 52 proceeds to step S24. The fluid analysis unit 52e included in the processing unit 52 of the simulation apparatus 50 performs fluid analysis as step S24. Specifically, the fluid flowing in the tire peripheral region is analyzed based on the fluid analysis model created in step S22 and various conditions. Note that fluid analysis includes air flow analysis, air resistance analysis, sound echo analysis, and fluid noise analysis such as air column resonance.

処理部52は、ステップS24で流体解析が終了したら、ステップS26に進む。シミュレーション装置50の処理部52が備える評価部52fは、ステップS26として、ステップS24の解析結果の評価を行う。具体的には、評価部52fは、流体解析の結果が条件に一致しているか、許容値を満たしているかを判定し、タイヤの性能の評価を行う。評価部52fは、タイヤの評価結果を数値で算出したり、合格、不合格等の評価で算出したりすることができる。処理部52は、タイヤの評価を行ったら、本処理を終了する。   When the fluid analysis is completed in step S24, the processing unit 52 proceeds to step S26. The evaluation part 52f with which the process part 52 of the simulation apparatus 50 is provided evaluates the analysis result of step S24 as step S26. Specifically, the evaluation unit 52f determines whether the result of the fluid analysis matches a condition or satisfies an allowable value, and evaluates the performance of the tire. The evaluation unit 52f can calculate the evaluation result of the tire with a numerical value or can be calculated by evaluation such as pass or fail. When the processing unit 52 evaluates the tire, the processing ends.

このように、本実施形態のシミュレーションモデル作成方法、及び、シミュレーション方法では、接地状態と転動状態とで、タイヤの表面の形状は同じになると仮定し、接地状態で算出したタイヤ表面形状から転動状態のタイヤの表面形状に変換する。これにより、準静的な接地解析からタイヤの流体解析に用いるシミュレーションモデルを作成することができる。このように、接地解析を用いて、転動解析のタイヤ表面形状を予測し、作成することで、タイヤを転動解析してタイヤの表面形状を算出するよりも、計算量を少なくすることができる。このように、計算量を少なくできることで、解析時間を短縮することができる。なお、本実施形態のように、準静的な接地解析に基づいて、シュミレーションモデルを作成することでも、転動解析によりシミュレーションモデルを作成した場合と同等の結果を得ることができる。つまり、本実施形態によって、作成したシミュレーションモデルを用いた流体解析は、タイヤを転動解析して作成したシミュレーションモデルを用いた流体解析と同等の結果を得ることができる。つまり、シミュレーションの精度を維持しつつ、計算量を少なくすることができる。これにより、効率よく、シミュレーションを行うことができる。なお、本実施形態のようにタイヤ周りの流体解析を行う場合は、タイヤの表面形状を時系列データで取得すればよく、内部の応力分布等の情報は、算出しなくてよい。なお、タイヤの表面形状は、タイヤの表面の節点(対応点等)の座標の情報である。   Thus, in the simulation model creation method and the simulation method of the present embodiment, it is assumed that the tire surface shape is the same in the ground contact state and the rolling state, and the tire surface shape calculated in the ground contact state is changed. It is converted into the surface shape of a moving tire. Thereby, a simulation model used for tire fluid analysis can be created from quasi-static contact analysis. Thus, using the ground contact analysis to predict and create the tire surface shape of the rolling analysis, the amount of calculation can be reduced compared to calculating the tire surface shape by rolling analysis of the tire. it can. Thus, the analysis time can be shortened by reducing the amount of calculation. It should be noted that, as in the present embodiment, even if a simulation model is created based on a quasi-static grounding analysis, a result equivalent to the case where a simulation model is created by rolling analysis can be obtained. That is, according to this embodiment, the fluid analysis using the created simulation model can obtain the same result as the fluid analysis using the simulation model created by rolling analysis of the tire. That is, the amount of calculation can be reduced while maintaining the accuracy of the simulation. Thereby, a simulation can be performed efficiently. Note that when fluid analysis around a tire is performed as in the present embodiment, the surface shape of the tire may be acquired as time-series data, and information such as internal stress distribution does not have to be calculated. The surface shape of the tire is information on coordinates of nodes (corresponding points) on the surface of the tire.

なお、ステップS22でタイヤの周囲に作成する流体メッシュは、実行する流体解析によって種々のメッシュとすることができる。具体的には、差分法に用いるメッシュを作成することも、有限要素法に用いるメッシュを作成することもできる。なお、本実施形態では、メッシュを作成したが、タイヤ周辺の流体解析に用いるモデルを作成することができれば、メッシュに限定されない。   Note that the fluid mesh created around the tire in step S22 can be made into various meshes by the fluid analysis to be executed. Specifically, a mesh used for the difference method can be created, or a mesh used for the finite element method can be created. In the present embodiment, the mesh is created. However, the mesh is not limited to the mesh as long as a model used for fluid analysis around the tire can be created.

本実施形態に係るタイヤのシミュレーション方法は、ステップS14の接地解析において、タイヤに装着するホイールモデルを加味して、接地解析を行っても、ホイールモデルを加味しないで、つまり、タイヤモデルと路面モデルとを用いて、接地解析をおこなってよい。   In the tire simulation method according to the present embodiment, in the ground contact analysis in step S14, the wheel model to be attached to the tire is taken into account, and even if the ground contact analysis is performed, the wheel model is not taken into account, that is, the tire model and the road surface model. And may be used for grounding analysis.

また、ホイールモデルは、ステップS24の流体解析時に、タイヤの内部の領域(流体領域)と、タイヤの外部の領域(流体領域)とを分離できるモデルであればよい。従って、ホイールモデルは、最も単純化した場合、タイヤの回転軸の中心側の端部を結んだ円筒形状とすることができる。なお、ホイールモデルは、必要に応じて、形状を設定すればよく、詳細な形状のモデルとすることもできる。   Further, the wheel model may be a model that can separate the region inside the tire (fluid region) and the region outside the tire (fluid region) during the fluid analysis in step S24. Therefore, when the wheel model is most simplified, the wheel model can be formed in a cylindrical shape connecting the end portions on the center side of the rotation axis of the tire. In addition, what is necessary is just to set a shape for a wheel model as needed, and it can also be set as the model of a detailed shape.

ここで、上記実施形態では、タイヤの表面の形状を、対応点を用いて算出したが、さらに、対応点の位置関係に基づいて、近似して補間するようにしてもよい。これにより、任意の時間における対応点の位置情報を取得することができる。つまり、対応する時間(周方向角度)に対応点の情報がなくても、対応点の位置情報を取得することができる。例えば、図9に示すように、丸の点の情報に基づいて、近似補間をすることで、三角の点の位置情報も取得することができる。なお、図9は、対応点の位置を時間の関数に変換した他の例を示すグラフである。また、近似補間には、線形補間、2次補間、スプライン関数補間等を用いることができる。   Here, in the above embodiment, the shape of the surface of the tire is calculated using the corresponding points, but it may be further approximated and interpolated based on the positional relationship of the corresponding points. Thereby, the position information of the corresponding point at an arbitrary time can be acquired. That is, even if there is no corresponding point information at the corresponding time (circumferential angle), the position information of the corresponding point can be acquired. For example, as shown in FIG. 9, the position information of the triangular point can also be acquired by performing approximate interpolation based on the information of the circular point. FIG. 9 is a graph showing another example in which the position of the corresponding point is converted into a function of time. For approximate interpolation, linear interpolation, quadratic interpolation, spline function interpolation, or the like can be used.

次に、図10−1から図10−3を用いて、タイヤの表面形状の時系列データの作成方法の他の例について説明する。ここで、図10−1は、タイヤモデルの一例を示す部分拡大図であり、図10−2は、図10−1に示すタイヤモデルを回転させた状態を示す部分拡大図であり、図10−3は、接地解析に基づいて対応点の位置を算出した一例を示すグラフである。   Next, another example of a method for creating time-series data of the surface shape of the tire will be described with reference to FIGS. 10-1 to 10-3. Here, FIG. 10-1 is a partially enlarged view showing an example of the tire model, and FIG. 10-2 is a partially enlarged view showing a state where the tire model shown in FIG. 10-1 is rotated. -3 is a graph showing an example in which the position of the corresponding point is calculated based on the ground contact analysis.

図10−1から図10−3に示すシミュレーション方法では、タイヤの接地解析を2回行い、2回の接地解析の結果に基づいて、タイヤの表面形状の時系列データを作成している。まず、処理部52は、図10−1に示すタイヤモデル60を用いて、タイヤの接地解析を行う。その後、処理部52は、タイヤモデル60のブロック62aの対応点70aの座標と周方向回転角の情報と、ブロック62bの対応点70bの座標と周方向回転角との情報を抽出する。なお、処理部52は、さらに、タイヤモデル60の全てのブロックの対応点の座標と周方向回転角との情報を抽出する。なお、対応点は、上述したように、ブロックにおける位置が同一の点であり、タイヤモデルの表面の点(基本的に節点)である。   In the simulation method shown in FIGS. 10-1 to 10-3, the tire ground contact analysis is performed twice, and the time series data of the tire surface shape is created based on the results of the two ground contact analyses. First, the processing unit 52 performs tire ground contact analysis using the tire model 60 shown in FIG. Thereafter, the processing unit 52 extracts information on the coordinates of the corresponding point 70a of the block 62a of the tire model 60 and the circumferential rotation angle, and information on the coordinates of the corresponding point 70b of the block 62b and the circumferential rotation angle. The processing unit 52 further extracts information on the coordinates of the corresponding points of all the blocks of the tire model 60 and the circumferential rotation angle. As described above, the corresponding point is a point having the same position in the block, and is a point (basically a node) on the surface of the tire model.

その後、処理部52は、タイヤモデル60を、図10−1に示す状態から回転軸を中心に角度α回転させ、図10−2に示す状態とする。なお、角度αは、タイヤの周方向のパターンの1ピッチ分の周方向回転角よりも短い角度である。その後、処理部52は、図10−2に示すタイヤモデル60を用いて、タイヤの接地解析を行う。その後、処理部52は、タイヤモデル60のブロック62aの対応点72aの座標と周方向回転角の情報と、ブロック62bの対応点72bの座標と周方向回転角との情報と、ブロック62cの対応点72cの座標と周方向回転角との情報とを抽出する。なお、処理部52は、さらに、タイヤモデル60の全てのブロックの対応点の座標と周方向回転角との情報を抽出する。ここで、タイヤモデル60を回転させた角度αは、パターンの1ピッチ分の回転角よりも狭いため、2回の接地解析の対応点は、異なる周方向回転角となる。なお、本実施形態では、図10−1のタイヤモデル60と、図10−2のタイヤモデル60とを重ねると、周方向において、対応点70aが、対応点72aと対応点70bとの間に挟まれ、対応点62bが、対応点72bと対応点72cとの間に挟まれた位置となる。   Thereafter, the processing unit 52 rotates the tire model 60 by an angle α around the rotation axis from the state shown in FIG. 10-1 to obtain the state shown in FIG. 10-2. Note that the angle α is an angle shorter than the circumferential rotation angle of one pitch of the circumferential pattern of the tire. Thereafter, the processing unit 52 performs tire ground contact analysis using the tire model 60 shown in FIG. Thereafter, the processing unit 52 associates the coordinates of the corresponding point 72a of the block 62a of the tire model 60 and information on the circumferential rotation angle, the information of the coordinate of the corresponding point 72b of the block 62b and the circumferential rotation angle, and the correspondence of the block 62c. Information on the coordinates of the point 72c and the circumferential rotation angle is extracted. The processing unit 52 further extracts information on the coordinates of the corresponding points of all the blocks of the tire model 60 and the circumferential rotation angle. Here, since the angle α obtained by rotating the tire model 60 is narrower than the rotation angle corresponding to one pitch of the pattern, the corresponding points in the two ground contact analyzes are different circumferential rotation angles. In the present embodiment, when the tire model 60 of FIG. 10-1 and the tire model 60 of FIG. 10-2 are overlapped, the corresponding point 70a is located between the corresponding point 72a and the corresponding point 70b in the circumferential direction. The corresponding point 62b is sandwiched between the corresponding point 72b and the corresponding point 72c.

処理部52は、図10−1に示すタイヤモデル60で算出した対応点の座標と周方向回転角と、図10−2に示すタイヤモデル60で算出した対応点の座標と周方向回転角との関係の両方をあわせることで、図10−3に示す対応点の座標と周方向回転角との関係を抽出する。このように、2回の接地解析を用いて、対応点の座標と周方向回転角との関係を抽出することで、図10−3に示すように、抽出する対応点の数を増加(倍)することができる。また、タイヤモデルの回転角をパターンの1ピッチ分の回転角よりも狭い角度としているため、1回の解析に基づいて算出した対応点と対応点との間に回転角における対応点の座標の情報を取得することができる。   The processing unit 52 includes the coordinates of the corresponding points and the circumferential rotation angle calculated by the tire model 60 shown in FIG. 10-1, and the coordinates and the circumferential rotation angles of the corresponding points calculated by the tire model 60 shown in FIG. 10-2. By combining both of these relationships, the relationship between the coordinates of corresponding points and the circumferential rotation angle shown in FIG. 10-3 is extracted. As described above, by extracting the relationship between the coordinates of the corresponding points and the circumferential rotation angle by using the ground contact analysis twice, as shown in FIG. )can do. In addition, since the rotation angle of the tire model is narrower than the rotation angle for one pitch of the pattern, the coordinates of the corresponding point in the rotation angle between the corresponding point calculated based on one analysis and the corresponding point are Information can be acquired.

このように、タイヤモデルを回転方向にずらしつつ、複数回設置解析を行うことで、より高い精度で対応点の位置を算出することができる。また、対応点に対する近似を行う場合もより高い精度で近似することができる。なお、この場合も1つの対応点が1ピッチの領域内でずらすのみで、全周における位置を抽出できるため、少ない計算量で高い精度の位置情報を得ることができる。このように、対応点の座標と周方向回転角との関係をより高い精度で算出できることで、タイヤの表面形状の時系列データも高い精度で取得することができる。これにより、より高い精度の流体解析が可能なシミュレーションモデルを作成することができる。   Thus, the position of the corresponding point can be calculated with higher accuracy by performing the installation analysis a plurality of times while shifting the tire model in the rotation direction. In addition, the approximation with respect to corresponding points can be performed with higher accuracy. In this case as well, since the position of the entire circumference can be extracted by simply shifting one corresponding point within an area of one pitch, position information with high accuracy can be obtained with a small amount of calculation. As described above, since the relationship between the coordinates of the corresponding point and the circumferential rotation angle can be calculated with higher accuracy, time-series data of the tire surface shape can also be acquired with high accuracy. Thereby, it is possible to create a simulation model capable of fluid analysis with higher accuracy.

なお、上記実施形態では、タイヤモデルの回転角をパターンの1ピッチ分の回転角よりも狭い角度としたが、これに限定されず、1ピッチ分の回転角の整数倍以外の回転角とすることで対応点の周方向回転角を重ならないようにすることができ、算出した対応点の情報を有効に活用することができる。   In the above embodiment, the rotation angle of the tire model is narrower than the rotation angle for one pitch of the pattern. However, the rotation angle is not limited to this, and is a rotation angle other than an integral multiple of the rotation angle for one pitch. Thus, the circumferential rotation angles of the corresponding points can be prevented from overlapping, and the calculated information of the corresponding points can be used effectively.

次に、図11−1及び図11−2を用いて、タイヤの表面形状の時系列データの作成方法の他の例について説明する。図11−1は、タイヤモデルの一例を示す部分拡大図であり、図11−2は、接地解析に基づいて対応点の位置を算出した一例を示すグラフである。図11−1及び図11−2に示すシミュレーション方法では、転動軌跡上の任意の点も対応点(追加対応点)として抽出することが好ましい。例えば、図11−1に示すように、タイヤのパターンの対応点(隣接するピッチ上の同一点)を通過する転動軌道にある点90も対応点に含める。なお、転動軌道とは、タイヤパターンの対応点の転動時の軌道である。   Next, another example of a method for creating time-series data of the tire surface shape will be described with reference to FIGS. 11A and 11B. FIG. 11A is a partially enlarged view illustrating an example of the tire model, and FIG. 11B is a graph illustrating an example of calculating the position of the corresponding point based on the ground contact analysis. In the simulation method shown in FIGS. 11A and 11B, it is preferable to extract an arbitrary point on the rolling locus as a corresponding point (additional corresponding point). For example, as shown in FIG. 11A, a point 90 on a rolling track that passes through a corresponding point of the tire pattern (the same point on an adjacent pitch) is also included in the corresponding point. In addition, a rolling track | orbit is a track | truck at the time of rolling of the corresponding point of a tire pattern.

このように、パターン内に基本的に1点のみとなる対応点に加え、転動軌道上の点も対応点として抽出し、座標と周方向回転角の関係を作成することで、図11−2に示すように、パターン内の同一点の対応点以外の追加対応点90も抽出することができる。これにより、対応点の座標と時間との関係に変換する際により多くの点を用いることができる。なお、追加対応点は、転動軌道上を通過する任意の点とすることができるが、タイヤの表面と接している点とすることが好ましい。なお、追加対応点は、節点である必要はない。   In this way, in addition to the corresponding points that are basically only one point in the pattern, the points on the rolling trajectory are also extracted as corresponding points, and the relationship between the coordinates and the circumferential rotation angle is created. As shown in FIG. 2, additional corresponding points 90 other than corresponding points of the same point in the pattern can also be extracted. As a result, more points can be used when converting the relationship between the coordinates of the corresponding points and the time. The additional corresponding point can be an arbitrary point passing on the rolling track, but is preferably a point in contact with the surface of the tire. Note that the additional corresponding points need not be nodes.

また、流体解析用のモデルは、流体メッシュを、タイヤ(タイヤモデル)の周囲に形成され、タイヤ形状(タイヤ表面形状)の時間変化に応じてメッシュ構造が変化する第1流体メッシュ領域と、第1流体メッシュ領域の外周に形成され、メッシュ構造が変化しない第2メッシュ領域とを含むことが好ましい。ここで、図12は、タイヤの周辺のモデルの他の例の概略構成を示す正面図である。また、図13−1は、図12に示すモデルの一部を拡大して示す拡大正面図であり、図13−2は、図12に示すモデルの一部を拡大して示す拡大正面図である。図12に示す流体メッシュ101は、第1流体メッシュ領域(第1メッシュ領域)102と第2流体メッシュ領域(第2メッシュ領域)104とで構成されている。なお、流体メッシュ101は、タイヤモデル60の周囲に形成されている。また、本モデルは、ホイールモデル64と、路面モデル66も設けられている。   In addition, the fluid analysis model includes a first fluid mesh region in which a fluid mesh is formed around a tire (tire model), and the mesh structure changes according to a time change of the tire shape (tire surface shape); It is preferable to include a second mesh region that is formed on the outer periphery of the one fluid mesh region and in which the mesh structure does not change. Here, FIG. 12 is a front view showing a schematic configuration of another example of a model around the tire. 13-1 is an enlarged front view showing a part of the model shown in FIG. 12 in an enlarged manner, and FIG. 13-2 is an enlarged front view showing a part of the model shown in FIG. is there. A fluid mesh 101 shown in FIG. 12 includes a first fluid mesh region (first mesh region) 102 and a second fluid mesh region (second mesh region) 104. The fluid mesh 101 is formed around the tire model 60. In addition, this model is also provided with a wheel model 64 and a road surface model 66.

第1流体メッシュ領域102は、タイヤモデル60の外周の全域に設けられている。また、第2流体メッシュ領域104は、第1流体メッシュ領域102の外側、つまり、第1流体メッシュ領域102よりもタイヤモデル60から離れた領域に設けられている。   The first fluid mesh region 102 is provided in the entire outer periphery of the tire model 60. The second fluid mesh region 104 is provided outside the first fluid mesh region 102, that is, in a region farther from the tire model 60 than the first fluid mesh region 102.

ここで、第1流体メッシュ領域102は、タイヤモデル60の形状に応じて、流体メッシュの形状が変化する。具体的には、図13−1に示すタイヤモデル60が、1ピッチ分に対応する回転角よりも狭い角度分回転し、図13−2に示すタイヤモデル60の位置となると、タイヤモデル60の形状の変換に応じて、第1流体メッシュ領域102から、第1流体メッシュ領域102aにメッシュの形状が変化する。つまり、図13−2に示す第1流体メッシュ領域102aは、図13−1に示す第1流体メッシュ領域102と異なる形状となる。   Here, in the first fluid mesh region 102, the shape of the fluid mesh changes according to the shape of the tire model 60. Specifically, when the tire model 60 shown in FIG. 13-1 rotates by an angle narrower than the rotation angle corresponding to one pitch and reaches the position of the tire model 60 shown in FIG. The shape of the mesh changes from the first fluid mesh region 102 to the first fluid mesh region 102a in accordance with the shape conversion. That is, the first fluid mesh region 102a shown in FIG. 13-2 has a different shape from the first fluid mesh region 102 shown in FIG. 13-1.

これに対して、第2流体メッシュ領域104は、タイヤモデルの形状に取らず一定のメッシュとなる。つまり、図13−2に示す第2メッシュ流体領域104は、図13−1に示す第2メッシュ流体領域104と同じ形状となる。   On the other hand, the second fluid mesh region 104 is a constant mesh regardless of the shape of the tire model. That is, the second mesh fluid region 104 shown in FIG. 13-2 has the same shape as the second mesh fluid region 104 shown in FIG.

以上のように、流体メッシュを、タイヤの周囲に形成され、タイヤ形状の時間変化に応じてメッシュ構造が変化する第1流体メッシュ領域と、第1流体メッシュ領域の外周に形成され、メッシュ構造が変化しない第2流体メッシュ領域とに別けることで、タイヤの形状に応じて、メッシュを再形成する領域を少なくすることができる。これにより、流体解析用のモデル作成時に全体のメッシュを形成しなおす必要がなくなるため、メッシュを形成する負担を少なくすることができる。   As described above, the fluid mesh is formed around the tire, the first fluid mesh region where the mesh structure changes according to the time change of the tire shape, and the outer periphery of the first fluid mesh region. By dividing into the second fluid mesh region that does not change, the region in which the mesh is re-formed can be reduced according to the shape of the tire. This eliminates the need to re-form the entire mesh when creating a model for fluid analysis, thereby reducing the burden of forming the mesh.

また、タイヤ形状に対するメッシュの形成位置を固定し、つまり、タイヤと共に第1流体メッシュ領域102を回転させることで、タイヤ形状とメッシュとの関係を一定にすることができる。また、第1流体メッシュ領域と第2流体メッシュ領域の境界を第1メッシュの回転に係らず一定とすることで、時系列毎にメッシュを作成することなく、モデルを作成することができる。   Further, by fixing the mesh formation position with respect to the tire shape, that is, by rotating the first fluid mesh region 102 together with the tire, the relationship between the tire shape and the mesh can be made constant. In addition, by making the boundary between the first fluid mesh region and the second fluid mesh region constant regardless of the rotation of the first mesh, a model can be created without creating a mesh for each time series.

なお、解析時には、第1流体メッシュ領域と第2流体メッシュ領域との間で物理量の受け渡しが行われる。また、本実施形態では、第1流体メッシュ領域の境界と、第2流体メッシュ領域の境界とを一致させたが、第1流体メッシュ領域の境界と第2流体メッシュ領域の境界とは、一致しなくてもよい。つまり、第1流体メッシュ領域と、第2流体メッシュ領域の境界とが一部重なるようにしてもよい。   At the time of analysis, a physical quantity is exchanged between the first fluid mesh area and the second fluid mesh area. Further, in the present embodiment, the boundary of the first fluid mesh region and the boundary of the second fluid mesh region are matched, but the boundary of the first fluid mesh region and the boundary of the second fluid mesh region are matched. It does not have to be. That is, the first fluid mesh region and the boundary of the second fluid mesh region may partially overlap.

また、上記実施形態では、タイヤモデルと、ホイールモデルと、路面モデルの周囲の空間の流体解析を行ったが、その周囲に他の物体のモデルを設けるようにしてもよい。例えば、タイヤを装着する車両、または車両の一部をモデル化し、その空間に流体メッシュを作成したシミュレーションモデルを作成してもよい。また、そのモデルを用いて流体解析を行ってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the fluid analysis of the space around a tire model, a wheel model, and a road surface model was performed, you may make it provide the model of another object in the circumference | surroundings. For example, a simulation model in which a vehicle on which tires are mounted or a part of the vehicle is modeled and a fluid mesh is created in the space may be created. Further, fluid analysis may be performed using the model.

図14は、タイヤの周辺のモデルの概略構成を示す斜視図である。本実施形態では、タイヤモデル60の周囲に存在する対象物(タイヤハウスやタイヤ試験器等)の対象物表面情報を用いて得られる対象物表面領域を用いて空間モデル210を作成する。すなわち、タイヤ境界領域、及び路面モデル66の表面情報から得られる接触表面領域に加えて、さらに1以上の境界を設ける。   FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of a model around the tire. In this embodiment, the space model 210 is created using the object surface area obtained by using the object surface information of the objects (tire house, tire tester, etc.) existing around the tire model 60. That is, in addition to the tire boundary region and the contact surface region obtained from the surface information of the road surface model 66, one or more boundaries are further provided.

上述した半球領域220は、仮想的な境界であるが、実際にタイヤを転動させる際には、車体が有するホイールハウスやサスペンションアーム等の部材がタイヤの近傍に設けられている。また、タイヤを試験する場合、試験装置がタイヤの近傍に配置される。車体が有する部材や試験装置等は、タイヤが発生した放射音を反射したり吸収したりする。また、車体が有する部材や試験装置等は、タイヤの周辺における空気の流れに影響を及ぼしたりする。したがって、前記部材や試験装置等を空間モデル210が有する境界として追加することにより、より実際の事象に近い状態を再現できる。   The hemispherical region 220 described above is a virtual boundary, but when the tire is actually rolled, members such as a wheel house and a suspension arm of the vehicle body are provided in the vicinity of the tire. Further, when testing a tire, a test apparatus is arranged in the vicinity of the tire. A member, a test apparatus, or the like included in the vehicle body reflects or absorbs radiated sound generated by the tire. In addition, a member, a test apparatus, or the like that the vehicle body has affects the air flow around the tire. Therefore, a state closer to an actual event can be reproduced by adding the member, the test apparatus, or the like as a boundary of the space model 210.

図14に示す空間モデル210は、タイヤ周辺空間222内に対象物としてタイヤハウスモデル224を設置し、このタイヤハウスモデル224の表面に、境界としての対象物表面領域を設けている。このように表面に境界条件が設定されたタイヤハウスモデル224が設けられた空間モデル210内に流体メッシュを形成することで、シミュレーションモデルを作成する。   In the space model 210 shown in FIG. 14, a tire house model 224 is installed as an object in the tire peripheral space 222, and an object surface area as a boundary is provided on the surface of the tire house model 224. In this way, a simulation model is created by forming a fluid mesh in the space model 210 in which the tire house model 224 having boundary conditions set on the surface is provided.

このように、タイヤ周辺空間222内に車体が有し、かつタイヤの近傍に存在する部材をモデル化して配置し、その表面に対象物表面領域を設定することで、タイヤ回りの空気の流れや音の解析をより実際の状態に近い条件で解析することができる。なお、他のモデルを、複数設けてもよい。例えば、タイヤハウスモデルに加えて車軸モデルやサスペンションアームモデル等を追加してもよい。   In this way, by arranging and modeling a member that the vehicle body has in the tire peripheral space 222 and that exists in the vicinity of the tire, and setting the object surface area on the surface, the flow of air around the tire Sound analysis can be performed under conditions closer to the actual state. A plurality of other models may be provided. For example, an axle model or a suspension arm model may be added in addition to the tire house model.

また、上記実施形態では、いずれもシミュレーションモデルを作成した後、流体解析シミュレーションを行ったが、本発明はこれに限定されず、作成したシミュレーションモデルを他のシミュレーションに用いてもよい。また、流体解析シミュレーションは、他の装置で行うようにしてもよい。また、上記実施形態では、解析結果の評価を行ったが、評価部による評価は行わなくてもよい。   In each of the above embodiments, a fluid analysis simulation is performed after creating a simulation model. However, the present invention is not limited to this, and the created simulation model may be used for another simulation. Further, the fluid analysis simulation may be performed by another device. Moreover, in the said embodiment, although the analysis result was evaluated, the evaluation by an evaluation part does not need to be performed.

以上のように、本発明に係るシミュレーションモデル作成方法、シミュレーション方法、シミュレーションモデル作成装置、及びシミュレーション装置は、コンピュータを用いたタイヤの性能の判定に用いることに適している。   As described above, the simulation model creation method, the simulation method, the simulation model creation apparatus, and the simulation apparatus according to the present invention are suitable for use in the determination of tire performance using a computer.

1 タイヤ
50 シミュレーション装置
51 入出力装置
52 処理部
52a 第1モデル作成部
52b 接地解析部
52c 解析結果変換部
52d 第2モデル作成部
52e 流体解析部
52f 評価部
53 入力手段
54 記憶部
55 表示手段
60 タイヤモデル
62 ブロック
70 対応点
102 第1流体メッシュ領域
104 第2流体メッシュ領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tire 50 Simulation apparatus 51 Input / output device 52 Processing part 52a 1st model creation part 52b Grounding analysis part 52c Analysis result conversion part 52d 2nd model creation part 52e Fluid analysis part 52f Evaluation part 53 Input means 54 Storage part 55 Display means 60 Tire model 62 Block 70 Corresponding point 102 First fluid mesh region 104 Second fluid mesh region

Claims (20)

空気入りタイヤの周囲の領域のシミュレーションモデル作成方法であって、
タイヤ周方向に不均一なタイヤモデル、路面モデル、ホイールモデルを作成し、境界条件を設定する第1モデル作成ステップと、
前記第1モデル形成ステップで作成したタイヤモデルの接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状を算出するタイヤ形状算出ステップと、
前記タイヤ形状算出ステップで算出したタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成するタイヤ転動形状作成ステップと、
前記タイヤ転動形状作成ステップで得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成する第2モデル作成ステップと、を有することを特徴とするシミュレーションモデル作成方法。
A simulation model creation method for an area around a pneumatic tire,
A first model creating step for creating a tire model, a road surface model, and a wheel model that are non-uniform in the tire circumferential direction and setting boundary conditions;
A tire shape calculation step of performing a ground contact analysis of the tire model created in the first model forming step and calculating a tire shape in a grounded state;
A tire rolling shape creating step for creating a rolling tire shape in a time series by converting the tire shape calculated in the tire shape calculating step,
A simulation model creation method, comprising: a second model creation step for creating a model obtained by dividing a region including a region in contact with a tire shape at each time obtained in the tire rolling shape creation step into meshes.
前記ホイールモデルは、前記タイヤモデルの前記路面モデルとの接地面とは反対側の面を閉じられた空間とすることを特徴とする請求項1に記載のシミュレーションモデル作成方法。   The simulation model creation method according to claim 1, wherein the wheel model is a closed space on a surface of the tire model opposite to a contact surface with the road surface model. 前記タイヤ形状算出ステップは、さらに、前記第1モデル作成ステップで形成した条件から、前記タイヤモデルを回転させた条件の接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状も算出し、
前記タイヤ転動形状作成ステップは、それぞれ算出した、接地した状態のタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成することを特徴とする請求項1または2に記載のシミュレーションモデル作成方法。
The tire shape calculating step further performs a ground contact analysis under the condition of rotating the tire model from the conditions formed in the first model creating step, and calculates a tire shape in a grounded state,
The simulation model according to claim 1 or 2, wherein the tire rolling shape creation step creates the rolling tire shape in time series by converting the calculated tire shape in contact with the ground. How to make.
前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であり、
前記タイヤ形状算出ステップは、前記パターンの一定角度幅よりも小さい角度で前記タイヤモデルを回転させることを特徴とする請求項3に記載のシミュレーションモデル作成方法。
The tire model has a shape in which a pattern with a constant rotation angle width is repeatedly arranged,
The simulation model creation method according to claim 3, wherein the tire shape calculation step rotates the tire model at an angle smaller than a certain angle width of the pattern.
前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であることを特徴とする請求項1または2に記載のシミュレーションモデル作成方法。   The simulation model creation method according to claim 1, wherein the tire model has a shape in which patterns having a constant rotation angle width are repeatedly arranged. 前記タイヤ転動形状作成ステップは、前記タイヤの形状から、前記パターン内における位置が同一となる対応点の座標と周方向回転角との情報を前記パターン毎に抽出し、
抽出した周方向回転角を時間に変換して、対応点の座標と時間との関係を対応点毎に検出し、
検出した対応点の座標と時間との関係を時間毎に抽出し、転動状態のタイヤ形状を時系列で算出することを特徴とする請求項4または5に記載のシミュレーションモデル作成方法。
In the tire rolling shape creation step, from the shape of the tire, the information of the coordinates of the corresponding points and the circumferential rotation angle at the same position in the pattern is extracted for each pattern,
The extracted circumferential rotation angle is converted to time, and the relationship between the coordinates of the corresponding point and time is detected for each corresponding point.
6. The simulation model creation method according to claim 4, wherein the relationship between the coordinates of the detected corresponding points and time is extracted for each time, and the rolling tire shape is calculated in time series.
前記タイヤ転動形状作成ステップは、前記タイヤの形状から、前記対応点同士を結んだ転動軌道上の任意の点を前記対応点として抽出することを特徴とする請求項6に記載のシミュレーションモデル作成方法。   The simulation model according to claim 6, wherein the tire rolling shape creation step extracts an arbitrary point on a rolling track connecting the corresponding points as the corresponding points from the shape of the tire. How to make. 前記第2モデル作成ステップは、前記メッシュを、前記タイヤの周囲に形成され、前記タイヤ形状の時間変化に応じてメッシュ構造が変化する第1メッシュ領域と、前記第1メッシュ領域の外周に形成され、メッシュ構造が変化しない第2メッシュ領域とを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のシミュレーションモデル作成方法。   In the second model creating step, the mesh is formed around the tire, and is formed on the outer periphery of the first mesh region, and a first mesh region in which the mesh structure changes according to the time change of the tire shape. The simulation model creating method according to claim 1, further comprising: a second mesh region in which the mesh structure does not change. 前記第2モデル作成ステップは、前記タイヤモデル及び前記ホイールモデルに前記タイヤを装着する車両の少なくとも一部のモデルを組み合わせたモデルを含む領域をメッシュに分割したモデルを作成することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のシミュレーションモデル作成方法。   The second model creating step creates a model in which a region including a model obtained by combining at least a part of a model of a vehicle on which the tire is mounted on the tire model and the wheel model is divided into meshes. Item 9. The simulation model creation method according to any one of Items 1 to 8. 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のシミュレーションモデル作成方法により、前記タイヤ転動形状作成ステップで得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成し、
作成したモデルを用いて、流体解析を行うことを特徴とするシミュレーション方法。
A model obtained by dividing a region including a region in contact with a tire shape at each time obtained in the tire rolling shape creation step into a mesh by the simulation model creation method according to any one of claims 1 to 9. make,
A simulation method characterized by performing fluid analysis using a created model.
空気入りタイヤの周囲の領域のシミュレーションモデル作成装置であって、
タイヤ周方向に不均一なタイヤモデル、路面モデル、ホイールモデルを作成し、境界条件を設定する第1モデル作成部と、
前記第1モデル作成部で作成したタイヤモデルの接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状を算出するタイヤ形状算出部と、
前記タイヤ形状算出部で算出したタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成するタイヤ転動形状作成部と、
前記タイヤ転動形状作成部で得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成する第2モデル作成部と、を有することを特徴とするシミュレーションモデル作成装置。
A simulation model creation device for a region around a pneumatic tire,
A first model creation unit that creates tire models, road surface models, wheel models that are non-uniform in the tire circumferential direction, and sets boundary conditions;
Carrying out contact analysis of the tire model created by the first model creation unit, a tire shape calculation unit for calculating a tire shape in a grounded state,
A tire rolling shape creation unit that converts the tire shape calculated by the tire shape calculation unit to create a rolling tire shape in time series, and
A simulation model creation device, comprising: a second model creation unit that creates a model obtained by dividing a region including a region in contact with a tire shape at each time obtained by the tire rolling shape creation unit into a mesh.
前記ホイールモデルは、前記タイヤモデルの前記路面モデルとの接地面とは反対側の面を閉じられた空間とすることを特徴とする請求項11に記載のシミュレーションモデル作成装置。   12. The simulation model creating apparatus according to claim 11, wherein the wheel model is a space in which a surface of the tire model opposite to a contact surface with the road surface model is closed. 前記タイヤ形状算出部は、さらに、前記第1モデル作成部で形成した条件から、前記タイヤモデルを回転させた条件の接地解析を実施し、接地した状態のタイヤ形状も算出し、
前記タイヤ転動形状作成部は、それぞれ算出した、接地した状態のタイヤ形状を変換して転動状態のタイヤ形状を時系列で作成することを特徴とする請求項11または12に記載のシミュレーションモデル作成装置。
The tire shape calculation unit further performs a ground contact analysis under the condition of rotating the tire model from the conditions formed by the first model creation unit, and calculates a tire shape in a grounded state,
The simulation model according to claim 11 or 12, wherein the tire rolling shape creation unit creates a tire shape in a rolling state in a time series by converting the calculated tire shape in a grounded state. Creation device.
前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であり、
前記タイヤ形状算出部は、前記パターンの一定角度幅よりも小さい角度で前記タイヤモデルを回転させることを特徴とする請求項13に記載のシミュレーションモデル作成装置。
The tire model has a shape in which a pattern with a constant rotation angle width is repeatedly arranged,
The simulation model creation device according to claim 13, wherein the tire shape calculation unit rotates the tire model at an angle smaller than a certain angular width of the pattern.
前記タイヤモデルは、一定回転角幅のパターンが、繰り返し配置された形状であることを特徴とする請求項11または12に記載のシミュレーションモデル作成装置。   The simulation model creation device according to claim 11 or 12, wherein the tire model has a shape in which patterns having a constant rotation angle width are repeatedly arranged. 前記タイヤ転動形状作成部は、前記タイヤの形状から、前記パターン内における位置が同一となる対応点の座標と周方向回転角との情報を前記パターン毎に抽出し、
抽出した周方向回転角を時間に変換して、対応点の座標と時間との関係を対応点毎に検出し、
検出した対応点の座標と時間との関係を時間毎に抽出し、転動状態のタイヤ形状を時系列で算出することを特徴とする請求項14または15に記載のシミュレーションモデル作成装置。
The tire rolling shape creation unit extracts, for each pattern, information on the coordinates of the corresponding points and the circumferential rotation angle at the same position in the pattern from the shape of the tire,
The extracted circumferential rotation angle is converted to time, and the relationship between the coordinates of the corresponding point and time is detected for each corresponding point.
The simulation model creating apparatus according to claim 14 or 15, wherein the relationship between the detected coordinates of corresponding points and time is extracted for each time, and the rolling tire shape is calculated in time series.
前記タイヤ転動形状作成部は、前記タイヤの形状から、前記対応点同士を結んだ転動軌道上の任意の点を前記対応点として抽出することを特徴とする請求項16に記載のシミュレーションモデル作成装置。   The simulation model according to claim 16, wherein the tire rolling shape creation unit extracts an arbitrary point on a rolling track connecting the corresponding points as the corresponding points from the shape of the tire. Creation device. 前記第2モデル作成部は、前記メッシュを、前記タイヤの周囲に形成され、前記タイヤ形状の時間変化に応じてメッシュ構造が変化する第1メッシュ領域と、前記第1メッシュ領域の外周に形成され、メッシュ構造が変化しない第2メッシュ領域とを含むことを特徴とする請求項11から17のいずれか1項に記載のシミュレーションモデル作成装置。   The second model creation unit is formed on the outer periphery of the first mesh region and the first mesh region in which the mesh is formed around the tire and the mesh structure changes according to the time change of the tire shape. The simulation model creation device according to claim 11, further comprising: a second mesh region in which the mesh structure does not change. 前記第2モデル作成部は、前記タイヤモデル及び前記ホイールモデルに前記タイヤを装着する車両の少なくとも一部のモデルを組み合わせたモデルを含む領域をメッシュに分割したモデルを作成することを特徴とする請求項11から18のいずれか1項に記載のシミュレーションモデル作成装置。   The second model creation unit creates a model in which a region including a model obtained by combining at least a part of a model of a vehicle on which the tire is mounted on the tire model and the wheel model is divided into meshes. Item 19. The simulation model creation device according to any one of Items 11 to 18. 請求項11から請求項19のいずれか1項に記載のシミュレーションモデル作成装置により、前記タイヤ転動形状作成ステップで得られた各時間のタイヤ形状に接する領域を含む領域をメッシュに分割したモデルを作成し、
作成したモデルを用いて、流体解析を行うことを特徴とするシミュレーション装置。
A model in which a region including a region in contact with a tire shape at each time obtained in the tire rolling shape creation step is divided into meshes by the simulation model creation device according to any one of claims 11 to 19. make,
A simulation apparatus that performs fluid analysis using a created model.
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