JP2012025283A - Tire model preparation method, computer program for preparing tire model, tire simulation method, and device for preparing tire model - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンピュータを用いてタイヤの振動解析を実行する際に用いるタイヤモデルを作成する技術に関する。 The present invention relates to a technique for creating a tire model used when executing tire vibration analysis using a computer.
タイヤの開発期間を短縮し開発コストを低減させるため、近年は、コンピュータを用いたシミュレーションによってタイヤの性能を評価する技術が用いられている。この場合、タイヤを、コンピュータで解析可能な解析モデル化する必要がある。特許文献1には、コード層とゴム層とを積層してなる複合体を、要素数や節点数をさらに低減してモデル化する技術が記載されている。 In order to shorten the tire development period and reduce the development cost, in recent years, a technique for evaluating the performance of the tire by simulation using a computer has been used. In this case, it is necessary to convert the tire into an analysis model that can be analyzed by a computer. Patent Document 1 describes a technique for modeling a composite formed by laminating a cord layer and a rubber layer by further reducing the number of elements and the number of nodes.
路面の凹凸やタイヤのパターン等により、タイヤと路面との間で発生する入力が原因となるタイヤの動的応答をシミュレーションすることは、過渡的応答や振動・騒音性能にとって重要である。その際、接地面内の入力を正しく計算するために、タイヤの接地面の分割数を細かくした解析用のモデルが必要となる。このような解析用のモデルを用いて解析する場合、予備の解析を行って材料の物性値を適切な値に設定する。適切な値の材料の物性値が得られるまで複数回予備の解析を行うことがあるが、一回の解析に要する時間が大きいと、それだけ材料の物性値を設定するために時間を要し、解析モデルを作成するために多くの時間を要していた。本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、特性や性能等を評価するための解析モデルを作成するための時間を低減することを目的とする。 It is important for the transient response and the vibration / noise performance to simulate the dynamic response of the tire caused by the input generated between the tire and the road surface due to the road surface unevenness and the tire pattern. At that time, in order to correctly calculate the input in the contact surface, an analysis model in which the number of divisions of the contact surface of the tire is made fine is necessary. When analyzing using such a model for analysis, preliminary analysis is performed and the physical property value of the material is set to an appropriate value. Preliminary analysis may be performed several times until a material property value of an appropriate value is obtained, but if the time required for one analysis is large, it takes time to set the material property value of the material, It took a lot of time to create an analysis model. The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to reduce the time for creating an analysis model for evaluating characteristics, performance, and the like.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤモデルの作成方法は、コンピュータが、解析対象のタイヤを複数の要素に分割して、第1タイヤモデルを作成する手順と、前記コンピュータが、前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整することにより、前記第1タイヤモデルの固有振動数を所定の範囲内とする手順と、前記コンピュータが、前記第1タイヤモデルよりも周方向における分割数が大きくなるように前記タイヤを複数の要素に分割し、かつ質量密度及び弾性率を、前記固有振動数が前記所定の範囲内になったときにおける質量密度及び弾性率とした第2タイヤモデルを作成する手順と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tire model creation method according to the present invention includes a procedure in which a computer creates a first tire model by dividing a tire to be analyzed into a plurality of elements. The computer adjusts the mass density and elastic modulus of the first tire model to bring the natural frequency of the first tire model within a predetermined range, and the computer includes the first tire model. The tire is divided into a plurality of elements so that the number of divisions in the circumferential direction becomes larger, and the mass density and elastic modulus are determined when the natural frequency falls within the predetermined range. And a procedure for creating the second tire model.
本発明の望ましい態様として、前記コンピュータは、非接地状態で前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整する際には、前記第1タイヤモデルの周方向における分割角度を均等とし、かつ、前記第1タイヤモデルの周方向における分割数を、振動モードの最高次の6倍以上とすることが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, when adjusting the mass density and the elastic modulus of the first tire model in a non-grounded state, the computer equalizes the division angles in the circumferential direction of the first tire model, and The number of divisions in the circumferential direction of the first tire model is preferably 6 times or more the highest order of the vibration mode.
本発明の望ましい態様として、前記コンピュータは、接地状態で前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整する際には、接地領域においては、前記第1タイヤモデルの周方向における分割数を前記第2タイヤモデルの周方向における分割数の1/2以下とし、前記接地領域の部分を除いた部分において、前記第1タイヤモデルの周方向における分割角度の差の絶対値を10度以内とし、前記第1タイヤモデルの接地領域は周方向における分割数を1とし、かつ前記第1タイヤモデルの全体の分割数を、質量密度及び弾性率を調整する振動モードの最高次の6倍以上となるように分割することが好ましい。 As a preferred aspect of the present invention, when the computer adjusts the mass density and the elastic modulus of the first tire model in a ground contact state, the computer calculates the number of divisions in the circumferential direction of the first tire model in the ground contact region. The absolute value of the difference in the division angle in the circumferential direction of the first tire model is within 10 degrees in the portion excluding the portion of the contact area, with the number of divisions in the circumferential direction of the second tire model being ½ or less. The ground contact area of the first tire model has a division number of 1 in the circumferential direction, and the total division number of the first tire model is at least six times the highest order of the vibration mode for adjusting mass density and elastic modulus. It is preferable to divide like this.
本発明の望ましい態様として、前記コンピュータは、前記タイヤの子午断面形状と、前記タイヤの内側に存在する空洞の子午断面形状と、前記タイヤが取り付けられるリムの子午断面形状とを解析モデル化し、この解析モデルを周方向に展開することにより、前記第2タイヤモデルが前記リムから作成されたリムモデルに取り付けられ、かつ前記第2タイヤモデルと前記リムモデルとで囲まれる空間が解析モデル化されたタイヤ/リム組立体モデルを作成することが好ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the computer analyzes and models a meridional cross-sectional shape of the tire, a meridional cross-sectional shape of a cavity existing inside the tire, and a meridional cross-sectional shape of a rim to which the tire is attached. By developing the analysis model in the circumferential direction, the tire / the second tire model is attached to the rim model created from the rim, and the space surrounded by the second tire model and the rim model is an analysis model / It is preferable to create a rim assembly model.
本発明の望ましい態様として、前記コンピュータは、前記タイヤの子午断面形状を周方向に展開して前記第2タイヤモデルを作成し、当該第2タイヤモデルを弾性体ホイールの解析モデルと結合することが好ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the computer may develop the second tire model by developing a meridional cross-sectional shape of the tire in a circumferential direction, and combine the second tire model with an analysis model of an elastic wheel. preferable.
本発明の望ましい態様として、前記コンピュータは、前記タイヤの子午断面形状と、前記タイヤの内側に存在する空洞の形状とを解析モデル化し、この解析モデルを周方向に展開することにより、前記第2タイヤモデルと解析モデル化された前記空洞とを有するタイヤ/空洞モデルを作成し、当該タイヤ/空洞モデルを弾性体ホイールの解析モデルと結合することが好ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the computer analyzes the meridional cross-sectional shape of the tire and the shape of a cavity existing inside the tire, and develops the analytical model in the circumferential direction to thereby generate the second model. It is preferable to create a tire / cavity model having a tire model and the analytically modeled cavity, and to combine the tire / cavity model with an analytical model of an elastic wheel.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤモデルの作成用コンピュータプログラムは、前記タイヤモデルの作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a computer program for creating a tire model according to the present invention causes a computer to execute the tire model creating method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤのシミュレーション方法は、コンピュータが、前記タイヤモデルの作成方法によって作成された前記第2タイヤモデルを用いて振動解析を実行する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, in the tire simulation method according to the present invention, a computer performs vibration analysis using the second tire model created by the tire model creation method. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るタイヤモデルの作成装置は、解析対象のタイヤを複数の要素に分割して、第1タイヤモデルを作成する第1モデル作成部と、前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整することにより、前記第1タイヤモデルの固有振動数を所定の範囲内とする材料物性調整部と、前記第1タイヤモデルよりも周方向における分割数が大きくなるように前記タイヤを複数の要素に分割し、かつ前記固有振動数が前記所定の範囲内になったときの質量密度及び弾性率とした第2タイヤモデルを作成する第2モデル作成部と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tire model creation device according to the present invention divides a tire to be analyzed into a plurality of elements to create a first tire model. And adjusting the mass density and elastic modulus of the first tire model to adjust the natural frequency of the first tire model within a predetermined range, and the circumferential direction more than the first tire model The tire is divided into a plurality of elements so as to increase the number of divisions in the second tire model, and a second tire model is created with the mass density and elastic modulus when the natural frequency falls within the predetermined range. And a model creation unit.
本発明は、振動モードを判別するにあたって、特性や性能等を評価するための解析モデルを作成するための時間を低減できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the time for creating an analysis model for evaluating characteristics, performance and the like in determining the vibration mode.
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、以下に説明する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、以下の構成要素には、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。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 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 invention demonstrated below. The following constituent elements include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.
図1は、タイヤの子午断面図である。タイヤ1は、回転軸(Y軸)を中心として回転する環状構造体であり、中心軸の周りに、周方向に向かって同様の形状の子午断面が展開される。図1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。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。
FIG. 1 is a meridional sectional view of a tire. The tire 1 is an annular structure that rotates about a rotation axis (Y axis), and a meridional section having a similar shape is developed around the center axis in the circumferential direction. As shown in FIG. 1, a carcass 2, a
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
ベルト3の接地面(トレッド)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。キャップトレッド6の接地面G側には、溝7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、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。次に、本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法を実行する装置について説明する。
A belt cover 4 is disposed on the ground contact surface (tread) G side of the
図2は、本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法を実行するタイヤモデルの作成装置を示す説明図である。本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法は、図2に示すタイヤモデルの作成装置(以下、モデル作成装置という)50によって実現できる。モデル作成装置50はコンピュータであり、図2に示すように、処理部52と記憶部54とで構成される。また、このモデル作成装置50には、入出力装置51が接続されており、ここに備えられた入力手段53で解析モデルである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、あるいは振動解析における境界条件や解析する振動モードの数等を処理部52や記憶部54へ入力する。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a tire model creation device that executes the tire model creation method according to the present embodiment. The tire model creation method according to the present embodiment can be realized by a tire model creation device (hereinafter referred to as a model creation device) 50 shown in FIG. The
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、本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法を実現できるコンピュータプログラムやその他のコンピュータプログラムやデータテーブル、データマップ等が格納されている。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。
An input device such as a keyboard and a mouse can be used for the input means 53. The
本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法を実現できるタイヤモデルの作成用コンピュータプログラムは、コンピュータシステムに既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、本発明に係る構造物の振動モード判別方法を実現できるものであってもよい。また、本実施形態に係るタイヤモデルの作成用コンピュータプログラムをコンピュータ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タイヤモデルの作成用コンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させる。これによって、本発明に係るタイヤモデルの作成方法を実現してもよい。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 tire model creation computer program capable of realizing the tire model creation method according to the present embodiment realizes the structure vibration mode discrimination method according to the present invention in combination with a computer program already recorded in the computer system. It may be possible. Also, the tire model creation computer program according to the present embodiment is recorded on a computer-readable recording medium, and the tire model creation computer program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. Thus, the tire model creation method according to the present invention may be realized. 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、材料物性調整部52bと、第2モデル作成部52cと、解析部52dと、第3モデル作成部52eとを含む。第1モデル作成部52aは、解析対象のタイヤ(例えば、図1に示すタイヤ1)を複数の要素に分割して、第1タイヤモデルを作成し、記憶部54に格納する。第1タイヤモデルは、コンピュータで取り扱うことにより、種々の解析が可能な解析モデルである。解析モデルは、数学的モデルや数学的離散化モデルを含む(以下の例でも同様)。材料物性調整部52bは、第1モデル作成部52aが作成した第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整することにより、第1タイヤモデルの固有振動数を所定の範囲内とする。材料物性調整部52bは、第1タイヤモデルの固有振動数が所定の範囲内になったときにおける第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を、記憶部54に格納する。
The
第2モデル作成部52cは、第1モデル作成部52aが作成した第1タイヤモデルよりも周方向における分割数が大きくなるように、解析対象のタイヤを複数の要素に分割して解析モデルを作成する。そして、第2モデル作成部52cは、作成した解析モデルの材料物性値のうち質量密度及び弾性率を、第1タイヤモデルの固有振動数が所定の範囲内になったときの質量密度及び弾性率とする。このような処理によって、第2モデル作成部52cは、第2タイヤモデルを作成する。第2モデル作成部52cは、作成した第2タイヤモデルを記憶部54に格納する。第2タイヤモデルは、第1タイヤモデルと同様に、コンピュータで取り扱うことにより、種々の解析が可能な解析モデルである。
The second
解析部52dは、第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整する際に、例えば、振動応答解析等の振動解析を実行する。第3モデル作成部52eは、第2タイヤモデルと組み合わされるリムの解析モデルと、ホイールの解析モデルと、タイヤの内部に存在する空洞の解析モデルとの少なくとも一つを作成する。そして、第3モデル作成部52eは、第2タイヤモデルとリムの解析モデル又はホイールの解析モデル等とを組み合わせて、組立体モデルを作成する。リムの解析モデルと、ホイールの解析モデルと、空洞の解析モデルとは、第1タイヤモデル及び第2タイヤモデルと同様に、コンピュータで取り扱うことにより、種々の解析が可能な解析モデルである。解析部52dは、第2タイヤモデルを有する、上述した組立体モデルを用いて、動的応答のシミュレーションを実行する。このように、モデル作成装置50は、第2タイヤモデル及び組立体モデルを作成する他、これらを用いた動的応答のシミュレーションを実行する機能も有する。
The analysis unit 52d performs vibration analysis such as vibration response analysis when adjusting the mass density and elastic modulus of the first tire model. The third
処理部52は、例えば、CPU(Central Processing Unit)及びメモリにより構成されている。処理部52は、第1タイヤモデルが作成した第1タイヤモデル又は第2モデル作成部52cが作成した第2タイヤモデル等及び入力データ等に基づいて、処理部52がタイヤモデルの作成用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保存し、また記憶部54へ格納した数値を読み出して演算を進める。なお、この処理部52は、タイヤモデルの作成用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
表示手段55には、例えば、液晶表示装置を使用することができる。また、判定結果は、必要に応じて設けられたプリンタに出力することもできる。上述した質量密度及び弾性率及び第2タイヤモデル等が格納される記憶部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、モデル作成装置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。次に、本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法を説明する。
As the display means 55, for example, a liquid crystal display device can be used. The determination result can also be output to a printer provided as necessary. The
図3は、本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。図4は、第1タイヤモデルを示す斜視図である。図5は、第1タイヤモデルを作成するための子午断面モデルを示す断面図である。図6は、第1タイヤモデルの周方向における分割を示す模式図である。本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法を実行するにあたり、ステップS101において、図2に示すモデル作成装置50が有する第1モデル作成部52aは、図4に示す第1タイヤモデル10を作成する。第1タイヤモデル10は、複数の要素E11、E12、・・E1nを有する3次元の解析モデルである。それぞれの要素E11、E12、・・E1nは、複数の節点を有する。Y軸は、第1タイヤモデル10の回転軸であり、Z軸は、回転軸(Y軸)及び第1タイヤモデル10が接地する路面と直交する軸である。X軸は、Y軸とZ軸とにそれぞれ直交する軸である。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a tire model creation method according to the present embodiment. FIG. 4 is a perspective view showing the first tire model. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a meridional cross-sectional model for creating the first tire model. FIG. 6 is a schematic diagram showing division in the circumferential direction of the first tire model. In executing the tire model creation method according to the present embodiment, in step S101, the first
第1タイヤモデル10は、有限要素法や有限差分法等の数値解析手法を用いて振動解析を行うために用いるモデルである。本実施形態では、第1タイヤモデル10の振動解析に、有限要素法(Finite Element Method:FEM)を使用する。本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法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 Differences 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
第1タイヤモデル10が有する要素E11、E12、・・E1n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、2次元モデルでは2次元座標を用いて、3次元モデルでは3次元座標を用いて逐一特定される。
The elements E11, E12,... E1n of the
図5に示す子午断面モデル10Cは、解析対象のタイヤ(例えば、図1に示すタイヤ1)の子午断面を解析モデル化したものである。子午断面モデル10Cは、複数の要素E1、E2、・・Enを有する2次元の解析モデルである。それぞれの要素E1、E2、・・Enは、複数の節点を有する。子午断面モデル10Cが有する要素E1、E2、・・Enは、三辺形要素、四辺形要素等である。本実施形態において、第1モデル作成部52aは、子午断面モデル10Cを、第1タイヤモデル10の回転軸(Y軸)となる軸の周りに、周方向(図6の矢印Cで示す方向)に向かって一周分(360度あるいは2×π分)展開することにより、図4、図6に示す第1タイヤモデル10を作成する。
A meridional section model 10C shown in FIG. 5 is an analysis model of the meridional section of a tire to be analyzed (for example, the tire 1 shown in FIG. 1). The meridional section model 10C is a two-dimensional analysis model having a plurality of elements E1, E2,. Each element E1, E2,... En has a plurality of nodes. Elements E1, E2,... En included in the meridional section model 10C are trigonal elements, quadrilateral elements, and the like. In the present embodiment, the first
第1タイヤモデル10は、子午断面モデル10Cに相当する平面CSPによって、複数の部分(周方向分割部分)SAに分割される。隣接する子午断面モデル10Cに相当する平面CSP同士で囲まれる部分(周方向分割部分)SAは、第1タイヤモデル10が有する(一つの)要素の周方向における大きさを表す。第1タイヤモデル10は、周方向に存在する要素の数、すなわち、周方向に存在する平面CSPの数が、第1タイヤモデル10の周方向における分割数となる。第1タイヤモデル10の周方向における分割数は、後述する第2タイヤモデルの周方向における分割数よりも小さい。隣接する平面CSPの間隔(分割間隔)は、Y軸を中心とした中心角度θ1、θ2等で表される。第1タイヤモデル10が周方向に向かって分割される角度を分割角度といい、中心角度θ1、θ2等が分割角度に相当する。
The
第1タイヤモデル10が作成されたら、ステップS102において、第1タイヤモデル10の固有振動数が求められる。第1タイヤモデル10の固有振動数を求めるにあたり、図2に示すモデル作成装置50が有する解析部52dは、第1タイヤモデル10の振動解析を実行して第1タイヤモデル10の固有振動数を求める。解析部52dが前記振動解析を実行する場合、解析条件が入力手段53からモデル作成装置50に入力される。解析部52dは、入力された解析条件を用いて第1タイヤモデル10に対して振動解析を実行する。そして、解析部52dは、第1タイヤモデル10の固有振動数を求め、当該固有振動数を求めたときにおける第1タイヤモデル10の質量密度及び弾性率を、記憶部54に保存する。第1タイヤモデル10の質量密度及び弾性率とは、第1タイヤモデルを構成する材料、例えば、ゴムや補強繊維等の質量密度及び弾性率である。第1タイヤモデル10の質量密度及び弾性率の初期値としては、解析対象であるタイヤを構成する材料、例えば、ゴムや補強繊維等の質量密度及び弾性率が用いられる。
When the
前記固有振動数が求められたら、タイヤモデルの作成方法の処理はステップS103へ進む。ステップS103において、図2に示すモデル作成装置50の材料物性調整部52bは、ステップS102で求められた第1タイヤモデル10の固有振動数が予め定められた許容範囲内でない場合(ステップS103、No)、タイヤモデルの作成方法の処理はステップS104へ進む。また、材料物性調整部52bは、ステップS102で求められた第1タイヤモデル10の固有振動数が予め定められた許容範囲内である場合(ステップS103、Yes)、タイヤモデルの作成方法の処理はステップS105に進む。
When the natural frequency is obtained, the processing of the tire model creation method proceeds to step S103. In step S103, the material
本実施形態においては、例えば、評価対象のタイヤ又はこれに類似するタイヤに対して加振実験を行うことによって得られた固有振動数(実験値)を中心とした所定範囲を許容値とする。本実施形態では、例えば、実験値の±5%以内を許容値とする。したがって、ステップS102で求められた第1タイヤモデル10の固有振動数が実験値×0.95以上実験値×1.05以下である場合は許容範囲内である。実験値を中心とした所定範囲を許容値とする点はこれに限定されるものではなく、評価対象のタイヤに対してコンピュータによる振動解析を実行した結果(シミュレーション値)を中心とした所定範囲を許容値としてもよい。また、所定範囲の大きさは、必要に応じて適切な値とすることができる。
In the present embodiment, for example, a predetermined range centered on a natural frequency (experimental value) obtained by conducting a vibration experiment on a tire to be evaluated or a tire similar thereto is set as an allowable value. In the present embodiment, for example, an allowable value is within ± 5% of the experimental value. Therefore, when the natural frequency of the
ステップS104において、材料物性調整部52bは、第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整する。具体的には、材料物性調整部52bは、質量密度及び弾性率を、ステップS103における値、すなわち、第1タイヤモデル10の固有振動数が予め定められた許容範囲内にあるか否かが判定されたときとは異なる値に設定して、記憶部54に保存する。質量密度及び弾性率が前記異なる値に設定される場合、例えば、入力手段53から入力された質量密度及び弾性率の新たな値を材料物性調整部52bが取得し、記憶部54に保存する。また、材料物性調整部52bは、ステップS103における質量密度及び弾性率に所定の値を加算又は減算し、得られた値を新たな質量密度及び弾性率として記憶部54に保存してもよい。
In step S104, the material
固有振動数は、弾性率が大きくなると大きくなり、質量密度が大きくなると小さくなる。質量密度及び弾性率を調整する際に、ステップS103における質量密度及び弾性率所定の値を加算又は減算するにあたって、材料物性調整部52bは、固有振動数が上述した所定範囲の中心値(実験値又はシミュレーション値)よりも大きい場合には、質量密度を現在の値よりも大きくすることと、弾性率を現在の値よりも小さくすることとの少なくとも一方を実行する。材料物性調整部52bは、このようにして得られた値を新たな質量密度及び弾性率として、記憶部54に保存する。固有振動数が上述した所定範囲の中心値(実験値又はシミュレーション値)よりも小さい場合、材料物性調整部52bは、質量密度を現在の値よりも小さくすることと、弾性率を現在の値よりも大きくすることとの少なくとも一方を実行する。材料物性調整部52bは、このようにして得られた値を新たな質量密度及び弾性率として、記憶部54に保存する。
The natural frequency increases as the elastic modulus increases, and decreases as the mass density increases. When adjusting the mass density and the elastic modulus, when adding or subtracting the predetermined values of the mass density and the elastic modulus in step S103, the material
ステップS104が終了したら、タイヤモデルの作成方法の処理はステップS102に進み、第1タイヤモデル10の固有振動数が予め定められた許容範囲内となるまで(ステップS103、Yes)、モデル作成装置50は、ステップS102とステップS103とステップS104とを繰り返す。材料物性調整部52bは、第1タイヤモデル10の固有振動数が予め定められた許容範囲内となったことを検知したら(ステップS103、Yes)、ステップS105において、第2タイヤモデルに使用する材料物性を決定する。具体的には、材料物性調整部52bは、第1タイヤモデル10の固有振動数が予め定められた許容範囲内となったときにおける第1タイヤモデル10の質量密度及び弾性率を、第2タイヤモデルの質量密度及び弾性率として決定し、記憶部54に保存する。
When step S104 is completed, the processing of the tire model creation method proceeds to step S102, and the
タイヤモデルの作成方法の処理はステップS106に進み、図2に示すモデル作成装置50の第2モデル作成部52cは、第2タイヤモデルを作成して記憶部54に保存する。第2タイヤモデルは、解析対象のタイヤの特性や性能を評価するための解析モデルであり、振動解析や動的応答解析等に供される。第2タイヤモデルは、第1タイヤモデル10と同様に作成される。すなわち、第2タイヤモデルは、解析対象であるタイヤの子午断面の解析モデルを第2タイヤモデルの回転軸となる軸の周りに一周分(360度あるいは2×π分)展開することにより作成される。本実施形態において、第2タイヤモデルは、第1タイヤモデル10を作成する際に用いた子午断面モデル10C(図5参照)から作成される。すなわち、第2モデル作成部52cは、子午断面モデル10Cを、第2タイヤモデルの回転軸となる軸の周りに一周分展開することにより作成し、記憶部54に保存する。
The processing of the tire model creation method proceeds to step S106, and the second
第2タイヤモデルは、周方向の分割数が第1タイヤモデル10よりも大きい。このような第2タイヤモデルを用いて振動解析を実行すれば、解析精度の低下を抑制できる。第2タイヤモデルが作成されたら、ステップS107に進み、解析部52dは、第2タイヤモデルを記憶部54から読み出して振動解析や動的応答解析を実行する。
The second tire model has a greater number of circumferential divisions than the
周方における分割数が小さいと、計算量が少なくて済むので計算時間の短縮及びハードウェア資源の負荷低減といった効果が得られる。また、周方向における分割数を大きくするにしたがって高次の振動モードが表現できるようになるとともに、高次の固有振動数も一致するようになる。このため、本実施形態は、特性や性能等を評価するために用いる第2タイヤモデルよりも周方向における分割数が小さい第1タイヤモデルを用いて、振動解析や動的応答解析等で用いる材料物性、より具体的には、質量密度及び弾性率を調整する。そして、本実施形態は、特性や性能等を評価するための解析には、周方向における分割数第1タイヤモデルよりも大きい第2タイヤモデルを使用し、かつ質量密度及び弾性率は第1タイヤモデルを用いて調整されたものを用いる。このように、本実施形態は、複数回の処理が予想される質量密度及び弾性率の調整においては、第1タイヤモデルを用いて計算量を低減し、精度が要求される性能評価のための解析には第2タイヤモデルを用いる。その結果、本実施形態は、質量密度及び弾性率に要する計算量を大幅に低減して、調整に要する時間を短縮できるので、特性や性能等を評価するための解析に供する解析モデル、すなわち第2タイヤモデルを作成するための時間を低減することができる。 If the number of divisions in the circumference is small, the amount of calculation can be reduced, so that the effects of shortening the calculation time and reducing the load of hardware resources can be obtained. Further, as the number of divisions in the circumferential direction is increased, higher-order vibration modes can be expressed, and higher-order natural frequencies also coincide. For this reason, this embodiment uses the first tire model having a smaller number of divisions in the circumferential direction than the second tire model used for evaluating characteristics, performance, and the like, and is used for vibration analysis, dynamic response analysis, and the like. Physical properties, more specifically, mass density and elastic modulus are adjusted. And this embodiment uses the 2nd tire model larger than the division | segmentation number 1st tire model in the circumferential direction for the analysis for evaluating a characteristic, performance, etc., and a mass density and an elasticity modulus are 1st tires. The one adjusted using the model is used. As described above, this embodiment reduces the amount of calculation using the first tire model and adjusts the mass density and the elastic modulus, which are expected to be processed multiple times, for performance evaluation that requires accuracy. The second tire model is used for the analysis. As a result, this embodiment can greatly reduce the amount of calculation required for mass density and elastic modulus and shorten the time required for adjustment, so that an analysis model used for analysis for evaluating characteristics, performance, etc. The time for creating a two-tire model can be reduced.
本実施形態において、第1タイヤモデルと第2タイヤモデルとは、同一形状の子午断面モデルから作成する。このようにすることで、幅方向(回転軸と平行な方向)における固有振動モードを正確に表現できるので、第2タイヤモデルを用いた解析においては、固有振動数の精度を確保することができる。第1タイヤモデルで質量密度及び弾性率を調整する際の固有振動数の範囲は200Hz以下でよい。200Hz以下の固有振動数で質量密度及び弾性率を調整すれば、第2タイヤモデルの周方向における分割数を大きくすることにより、200Hz以上の固有振動数も正確に表現できるようになる。 In the present embodiment, the first tire model and the second tire model are created from meridional section models having the same shape. By doing so, the natural vibration mode in the width direction (direction parallel to the rotation axis) can be accurately expressed, and therefore the accuracy of the natural frequency can be ensured in the analysis using the second tire model. . The range of the natural frequency when adjusting the mass density and the elastic modulus in the first tire model may be 200 Hz or less. If the mass density and the elastic modulus are adjusted at a natural frequency of 200 Hz or lower, the natural frequency of 200 Hz or higher can be accurately expressed by increasing the number of divisions in the circumferential direction of the second tire model.
ステップS102からステップS104において、第1タイヤモデル10を接地させない、すなわち、非接地状態で質量密度及び弾性率を調整する際には、図6に示す第1タイヤモデル10の周方向における分割角度θ1、θ2をそれぞれ均等とし、かつ、第1タイヤモデル10の周方向における分割数を振動モードの最高次の6倍以上とする。非接地状態の場合、第1タイヤモデル10の周方向における分割角度を均等とすることにより、第1タイヤモデル10の周方向における剛性差を抑制できるので、固有振動数の計算精度が向上する。
In step S102 to step S104, when the
また、第1タイヤモデル10は、200Hz以下の範囲で現れる各方向の振動モードの固有振動数において、質量密度及び弾性率を調整すればよい。200Hz以下で現れる振動モードの最高次の次数は、解析対象のタイヤに基づいて作成された第1タイヤモデル10の剛性及び境界条件によっても異なるが、少なくとも3次以上の振動モードを調整することが好ましい。したがって、3次まで調整する場合は、第1タイヤモデル10の周方向における分割数は18分割以上、より好ましくは30分割以上とし、さらに、第2タイヤモデルの半分以下とする。このようにすることで、第1タイヤモデル10の固有振動数を求める際の精度を確保しつつ、計算時間を短縮することができる。
Moreover, the
図7は、第1タイヤモデルを接地させた状態を示す模式図である。図8は、第2タイヤモデルを接地させた状態を示す模式図である。ステップS102からステップS104において、第1タイヤモデルを接地させて、すなわち、接地状態で質量密度及び弾性率を調整する際には、次のようにすることが好ましい。まず、第1タイヤモデル10aの接地領域19aにおいては、第1タイヤモデル10aの周方向における分割数を、第2タイヤモデル20の接地領域29における第2タイヤモデル20の周方向における分割数の1/2以下とする。そして、第1タイヤモデル10の接地領域19aの部分を除いた部分においては、第1タイヤモデルの周方向における分割角度の差の絶対値を10度以内とする。さらに、第1タイヤモデル10aの接地領域19aは、周方向における分割数を1とみなし、かつ第1タイヤモデル10a全体の分割数を、質量密度及び弾性率を調整する振動モードの最高次の6倍以上となるようにする。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which the first tire model is grounded. FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the second tire model is grounded. In step S102 to step S104, when the first tire model is grounded, that is, when the mass density and the elastic modulus are adjusted in the grounded state, the following is preferable. First, in the
第1タイヤモデル10aの周方向における分割角度が異なると、周方向における剛性差が発生し、正確な固有振動数を計算できないおそれがある。このため、第1タイヤモデル10aは、接地領域19aを除いた領域は均等にすることが好ましい。このようにすれば、第1タイヤモデル10aの固有振動数を求める際の精度を確保しつつ、計算時間を短縮することができる。そして、第1タイヤモデル10aの接地領域19aの部分を除いた部分においては、第1タイヤモデルの周方向における分割角度θcsの差の絶対値(例えば、|θ1−θ2|)を10度以内、好ましくは5度以内とすることで、固有振動数を求める際の精度をより向上させることができる。
If the division angle in the circumferential direction of the
第1タイヤモデル10aの固有振動数を計算するとき、接地領域19aは適切に拘束されていれば、接地領域19aの分割数を大きくする必要ない。このため、第1タイヤモデル10aの接地領域19aの周方向における分割数は、第2タイヤモデル20の接地領域29の周方向における分割数の1/2以下でよい。また、第1タイヤモデル10aの接地領域19aにおける分割角度θcsが大きすぎると、第1タイヤモデル10aの接地面の変形が関係する振動モードが適切に表現されなくなるおそれがある。このため、第1タイヤモデル10aの接地領域19aにおける分割角度θcsを5度以下とすることが好ましい。このようにすれば、第1タイヤモデル10aの接地面の変形が関係する振動モードを適切に表現できるので、第1タイヤモデル10aの固有振動数を精度よく求めることができる。
When calculating the natural frequency of the
第1タイヤモデル10aの接地領域19aは、回転軸(Y軸)を中心とした中心角度θcが、第1タイヤモデル10aの接地対象である路面モデル30と直交する軸(Z軸)を中心として、±20度以上±30度以下の範囲となるようにすることが好ましい。すなわち、中心角度θcは40度以上60度以下とすることが好ましい。このようにすれば、接地解析等によって接地領域19aを求めなくても、大体の接地領域19aが得られるので、計算の負荷を低減できる。
The
また、第1タイヤモデル10aの接地領域19aを決定する場合、次のようにすることが好ましい。すなわち、第2タイヤモデル20を用いて、接地対象である路面モデル30に第2タイヤモデル20を接触させる接地解析を実行し、これによって求められた接地領域29を第1タイヤモデル10aの接地領域19aとする。このようにすれば、第1タイヤモデル10aよりも周方向における分割数の大きい第2タイヤモデル20を用いて求めた接地領域を第1タイヤモデル10aの接地領域19aとするので、接地領域19aはより正確に決定される。その結果、固有振動数をより正確に求めることができる。
Moreover, when determining the
上述したように、第1タイヤモデル10a全体の分割数を、質量密度及び弾性率を調整する振動モードの最高次の6倍以上となるようにする。このとき、接地領域19aでは、周方向における分割数を1とみなす。したがって、第1タイヤモデル10aの周方向全体における分割数は、接地領域19a以外の分割数に1を加算した値となる。接地領域19aにおいて、周方向における分割数を1とみなしてもよいのは、第1タイヤモデル10aの固有振動数を計算するとき、接地領域19aが適切に拘束されていれば、接地領域19aの分割数を大きくする必要ないため、接地領域19aの拘束を条件として、接地領域19aにおける分割数を1とみなしてもよいからである。
As described above, the number of divisions of the entire
図9は、リムの子午断面モデルを示す図である。図10は、タイヤの子午断面モデルを示す図である。図11は、解析対象のタイヤの内側に存在する空洞の子午断面モデルを示す図である。図12は、タイヤ/リム組立体モデルを示す図である。ステップS106において、第2モデル作成部52cは、次のようにして、第2タイヤモデルを含んだタイヤ/リム組立体モデルを作成してもよい。まず、第2モデル作成部52cは、解析対象のタイヤの子午断面形状を解析モデル化する。また、図2に示すモデル作成装置50の第3モデル作成部52eは、解析対象のタイヤの内側に存在する空洞の子午断面形状と、解析対象のタイヤが取り付けられるリム(剛体リム)の子午断面形状とを解析モデル化する。この処理によって、図9に示す子午断面リムモデル31Cと、子午断面タイヤモデル20Cと、子午断面空洞モデル32Cとが得られる。これらはいずれも解析モデルである。なお、子午断面タイヤモデル20Cは、第2タイヤモデルを作成するための解析モデルであり、図5に示す子午断面モデル10Cと同じものである。また、子午断面空洞モデル32Cは、前記空洞に存在する気体(例えば、空気)を解析モデル化したものである。
FIG. 9 is a diagram showing a meridional section model of a rim. FIG. 10 is a diagram showing a meridional section model of a tire. FIG. 11 is a diagram illustrating a meridional section model of a cavity existing inside a tire to be analyzed. FIG. 12 is a diagram showing a tire / rim assembly model. In step S106, the second
次に、第2モデル作成部52cは、子午断面タイヤモデル20Cを子午断面リムモデル31Cに組み付け、かつ子午断面タイヤモデル20Cの内側に存在する空洞に子午断面空洞モデル32Cを配置した2次元の組立体モデルを作成する。そして、第2モデル作成部52cは、前記組立体モデルを第2タイヤモデルの回転軸となる軸の周りに、周方向に向かって展開することにより、図12に示す、3次元のタイヤ/リム組立体モデル100を作成する。タイヤ/リム組立体モデル100は、第2タイヤモデル20が子午断面リムモデル31Cから作成されたリムモデル31に取り付けられ、かつ第2タイヤモデル20とリムモデル31とで囲まれる空間が空洞モデル32として解析モデル化されている。
Next, the second
第1タイヤモデル10の内部に気体が存在していても、固有振動数には影響を与えない。このため、第1タイヤモデル10を用いて質量密度及び弾性率を調整する際には、第1タイヤモデル10の内部の気体を解析モデル化せず、第2タイヤモデル20(この例ではタイヤ/リム組立体モデル100)を作成する際に、前記気体を解析モデル化する。このようにすれば、解析モデルの作成に要する手間を軽減できるとともに、固有振動数を求める際の計算時間を短縮できる。
Even if gas exists in the
図13は、第2タイヤモデルを示す図である。図14は、ホイールの解析モデルを示す図である。図15は、タイヤ/ホイール組立体モデルを示す図である。ステップS106において、第2モデル作成部52cは、次のようにして、第2タイヤモデル20を含んだタイヤ/ホイール組立体モデル100aを作成してもよい。まず、第2モデル作成部52cは、図10に示す子午断面タイヤモデル20Cを周方向に展開して第2タイヤモデル20を作成する。そして、第2モデル作成部52cは、第2タイヤモデル20を弾性体ホイールの解析モデルであるホイールモデル33と結合することにより、図15に示すタイヤ/ホイール組立体モデル100aを作成する。ホイールモデル33は、第3モデル作成部52eによって作成される。
FIG. 13 is a diagram showing a second tire model. FIG. 14 is a diagram showing an analytical model of a wheel. FIG. 15 is a diagram showing a tire / wheel assembly model. In step S106, the second
弾性体ホイールの剛性はタイヤに比べて高いので、第1タイヤモデル10で質量密度及び弾性率を調整する際における固有振動数が200Hz程度の範囲では、弾性体ホイールの固有振動数の影響を無視できる。このため、解析部52dが第2タイヤモデル20を用いて解析するときのみ弾性体ホイールの解析モデルを追加することにより、高周波数側で現れる弾性体ホイールの影響も表現することができるようになる。
Since the rigidity of the elastic wheel is higher than that of the tire, the influence of the natural frequency of the elastic wheel is ignored when the natural frequency when the mass density and elastic modulus are adjusted in the
一般に、ホイールはディスク面にデザインがあるため、2次元の子午断面形状を3次元に展開すると、ディスク面の剛性及び質量を正確に解析モデル化できない。このため、解析の精度を向上させるためには、弾性体ホイールは3次元で解析モデル化し、子午断面タイヤモデル20Cを展開して3次元の第2タイヤモデル20が作成された後に、第2タイヤモデル20とホイールモデル33とを結合する。このようにして得られたタイヤ/ホイール組立体モデル100aを用いて解析すれば、解析精度を向上させることができる。
In general, since the wheel has a design on the disk surface, if a two-dimensional meridional cross-sectional shape is developed in three dimensions, the rigidity and mass of the disk surface cannot be accurately modeled. For this reason, in order to improve the accuracy of the analysis, the elastic wheel is converted into an analysis model in three dimensions, the meridional
図16は、タイヤ/ホイール/空洞モデルを示す図である。ステップS106において、第2モデル作成部52cは、次のようにして、第2タイヤモデル20を含んだタイヤ/ホイール/空洞モデル100bを作成してもよい。まず、第2モデル作成部52cは、図10に示す子午断面タイヤモデル20Cと図11に示す子午断面空洞モデル32Cとを組み合わせ、両者を組み合わせた状態で、第2タイヤモデル20の回転軸となる軸の周りに、周方向に展開して第2タイヤモデル20を含むタイヤ/空洞モデルを作成する。子午断面空洞モデル32Cは、第3タイヤモデル作成部52eによって作成される。
FIG. 16 is a diagram showing a tire / wheel / cavity model. In step S106, the second
次に、第2モデル作成部52cは、タイヤ/空洞モデルを、弾性体ホイールの解析モデルであるホイールモデル33(図15参照)と結合して、タイヤ/ホイール/空洞モデル100bを作成する。タイヤ/ホイール/空洞モデル100bは、上述したタイヤ/ホイール組立体モデル100aに、タイヤの内部の気体を解析モデル化した空洞モデル32を組み合わせたものである。このようなタイヤ/ホイール/空洞モデル100bを用いれば、より解析精度を向上させることができる。タイヤ/ホイール/空洞モデル100bを用いて解析する場合、第2タイヤモデル20とホイールモデル33と空洞モデル32とを結合するが、子午断面タイヤモデル20Cで固定していた節点は固定しない。
Next, the second
[評価例]
第1タイヤモデル(材料調整モデル)の周方向における分割数を32とし、第2タイヤモデル(本番モデル)の周方向における分割数を100として、それぞれに対して振動解析を実行し、モード1からモード11における固有振動数を求めた。モードは、振動モードを意味する(以下同様)。結果を表1に示す。表1中の誤差は、第2タイヤモデルで得られた固有振動数を基準としたときにおける第1タイヤモデルの固有振動数の誤差である。それぞれのモードの詳細は、モードの例を示す模式図である図17に示す通りである。表1の結果から分かるように、第1タイヤモデルを用いて得られた固有振動数の、第2タイヤモデルを用いて得られた固有振動数に対する誤差は最大でも−1.3%であり、ほとんどのモードは1%以下であった。このように、第1タイヤモデルを用いた場合、周方向における分割数が3倍程度の第2タイヤモデルを用いた場合と同程度の固有振動数を得ることができた。すなわち、第1タイヤモデルを用いて得られた固有振動数は、第2タイヤモデルを用いて得られた固有振動数と同程度の精度であるといえる。
[Evaluation example]
The first tire model (material adjustment model) is divided into 32 in the circumferential direction and the second tire model (production model) is divided into 100 in the circumferential direction. The natural frequency in mode 11 was determined. The mode means a vibration mode (the same applies hereinafter). The results are shown in Table 1. The error in Table 1 is an error in the natural frequency of the first tire model when the natural frequency obtained in the second tire model is used as a reference. The details of each mode are as shown in FIG. 17 which is a schematic diagram showing an example of the mode. As can be seen from the results in Table 1, the error of the natural frequency obtained using the first tire model with respect to the natural frequency obtained using the second tire model is at most −1.3%, Most modes were below 1%. As described above, when the first tire model was used, it was possible to obtain the same natural frequency as that obtained when the second tire model with the number of divisions in the circumferential direction was about three times. That is, it can be said that the natural frequency obtained using the first tire model has the same accuracy as the natural frequency obtained using the second tire model.
第2タイヤモデルを用いて固有振動数を求めたときの計算時間を100とすると、第1タイヤモデルを用いて同じモードの固有振動数を求めた場合は21となった。このように、同じモードの固有振動数を求める場合、第1タイヤモデルは第2タイヤモデルと比較して計算時間を79%短縮できた。本実施形態に係るタイヤモデルの作成方法は、固有振動数が所定の範囲内となるまで質量密度及び弾性率を調整しながら振動解析を繰り返す。上記計算時間の結果から、質量密度及び弾性率を調整するにあたって同じ回数だけ振動解析を繰り返すとすれば、第1タイヤモデルを用いた場合は、第2タイヤモデルを用いた場合よりも計算時間を79%短縮できるといえる。 Assuming that the calculation time when the natural frequency is obtained using the second tire model is 100, it is 21 when the natural frequency of the same mode is obtained using the first tire model. Thus, when obtaining the natural frequency of the same mode, the calculation time of the first tire model was reduced by 79% compared to the second tire model. The tire model creation method according to the present embodiment repeats vibration analysis while adjusting the mass density and elastic modulus until the natural frequency falls within a predetermined range. From the above calculation time results, if the vibration analysis is repeated the same number of times in adjusting the mass density and the elastic modulus, the calculation time is longer when the first tire model is used than when the second tire model is used. It can be said that it can be shortened by 79%.
以上のように、本発明に係るタイヤモデルの作成方法、タイヤモデルの作成用コンピュータプログラム及びタイヤのシミュレーション方法、並びにタイヤモデルの作成装置は、解析に供するモデルを作成する時間を低減することに有用である。 As described above, the tire model creation method, the tire model creation computer program, the tire simulation method, and the tire model creation apparatus according to the present invention are useful for reducing the time for creating a model for analysis. It is.
1 タイヤ
10、10a 第1タイヤモデル
10C 子午断面モデル
19a、29 接地領域
20 第2タイヤモデル
20C 子午断面タイヤモデル
30 路面モデル
31 リムモデル
31C 子午断面リムモデル
32 空洞モデル
32C 子午断面空洞モデル
33 ホイールモデル
50 モデル作成装置(タイヤモデルの作成装置)
51 入出力装置
52 処理部
52a 第1モデル作成部
52c 第2モデル作成部
52e 第3モデル作成部
52d 解析部
50d 解析部
52b 材料物性調整部
53 入力手段
54 記憶部
55 表示手段
100 タイヤ/リム組立体組立体モデル
100a タイヤ/ホイール組立体モデル
100b タイヤ/ホイール/空洞モデル
1
51 I /
Claims (9)
前記コンピュータが、前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整することにより、前記第1タイヤモデルの固有振動数を所定の範囲内とする手順と、
前記コンピュータが、前記第1タイヤモデルよりも周方向における分割数が大きくなるように前記タイヤを複数の要素に分割し、かつ質量密度及び弾性率を、前記固有振動数が前記所定の範囲内になったときにおける質量密度及び弾性率とした第2タイヤモデルを作成する手順と、
を含むことを特徴とするタイヤモデルの作成方法。 A computer that divides a tire to be analyzed into a plurality of elements to create a first tire model;
The computer adjusts the mass density and elastic modulus of the first tire model to bring the natural frequency of the first tire model within a predetermined range;
The computer divides the tire into a plurality of elements so that the number of divisions in the circumferential direction is larger than that of the first tire model, and the mass density and elastic modulus are within the predetermined range. A procedure for creating a second tire model with a mass density and an elastic modulus when
A method for creating a tire model, comprising:
非接地状態で前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整する際には、前記第1タイヤモデルの周方向における分割角度を均等とし、かつ、前記第1タイヤモデルの周方向における分割数を、振動モードの最高次の6倍以上とする請求項1に記載のタイヤモデルの作成方法。 The computer
When adjusting the mass density and elastic modulus of the first tire model in a non-grounded state, the division angle in the circumferential direction of the first tire model is made equal, and the number of divisions in the circumferential direction of the first tire model The tire model creating method according to claim 1, wherein the tire model is at least six times the highest order of the vibration mode.
接地状態で前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整する際には、
接地領域においては、前記第1タイヤモデルの周方向における分割数を前記第2タイヤモデルの周方向における分割数の1/2以下とし、
前記接地領域の部分を除いた部分において、前記第1タイヤモデルの周方向における分割角度の差の絶対値を10度以内とし、
前記第1タイヤモデルの接地領域は周方向における分割数を1とし、かつ前記第1タイヤモデルの全体の分割数を、質量密度及び弾性率を調整する振動モードの最高次の6倍以上となるように分割する請求項1に記載のタイヤモデルの作成方法。 The computer
When adjusting the mass density and elastic modulus of the first tire model in the ground contact state,
In the contact area, the number of divisions in the circumferential direction of the first tire model is ½ or less of the number of divisions in the circumferential direction of the second tire model,
In the portion excluding the portion of the ground contact region, the absolute value of the difference in the split angle in the circumferential direction of the first tire model is within 10 degrees,
The ground contact area of the first tire model has a division number of 1 in the circumferential direction, and the total division number of the first tire model is at least six times the highest order of the vibration mode for adjusting mass density and elastic modulus. The tire model creation method according to claim 1, wherein the tire model is divided as follows.
前記タイヤの子午断面形状と、前記タイヤの内側に存在する空洞の子午断面形状と、前記タイヤが取り付けられるリムの子午断面形状とを解析モデル化し、この解析モデルを周方向に展開することにより、前記第2タイヤモデルが前記リムから作成されたリムモデルに取り付けられ、かつ前記第2タイヤモデルと前記リムモデルとで囲まれる空間が解析モデル化されたタイヤ/リム組立体モデルを作成する請求項2又は3に記載のタイヤモデルの作成方法。 The computer
By analyzing the meridional cross-sectional shape of the tire, the meridional cross-sectional shape of the cavity existing inside the tire, and the meridional cross-sectional shape of the rim to which the tire is attached, by developing this analytical model in the circumferential direction, 3. The tire / rim assembly model in which the second tire model is attached to a rim model created from the rim and a space surrounded by the second tire model and the rim model is analytically modeled. 3. A method for creating the tire model according to 3.
前記タイヤの子午断面形状を周方向に展開して前記第2タイヤモデルを作成し、
当該第2タイヤモデルを弾性体ホイールの解析モデルと結合する請求項2又は3に記載のタイヤモデルの作成方法。 The computer
The meridional cross-sectional shape of the tire is developed in the circumferential direction to create the second tire model,
The tire model creation method according to claim 2 or 3, wherein the second tire model is combined with an analysis model of an elastic wheel.
前記タイヤの子午断面形状と、前記タイヤの内側に存在する空洞の形状とを解析モデル化し、この解析モデルを周方向に展開することにより、前記第2タイヤモデルと解析モデル化された前記空洞とを有するタイヤ/空洞モデルを作成し、
当該タイヤ/空洞モデルを弾性体ホイールの解析モデルと結合する請求項2又は3に記載のタイヤモデルの作成方法。 The computer
Analyzing the meridional cross-sectional shape of the tire and the shape of the cavity existing inside the tire, and developing the analytical model in the circumferential direction, the second tire model and the analytically modeled cavity Tire / cavity model with
4. The tire model creation method according to claim 2, wherein the tire / cavity model is combined with an elastic wheel analysis model.
前記第1タイヤモデルの質量密度及び弾性率を調整することにより、前記第1タイヤモデルの固有振動数を所定の範囲内とする材料物性調整部と、
前記第1タイヤモデルよりも周方向における分割数が大きくなるように前記タイヤを複数の要素に分割し、かつ前記固有振動数が前記所定の範囲内になったときの質量密度及び弾性率とした第2タイヤモデルを作成する第2モデル作成部と、
を含むことを特徴とするタイヤモデルの作成装置。 A first model creation unit that creates a first tire model by dividing a tire to be analyzed into a plurality of elements;
A material property adjusting unit that adjusts the natural density of the first tire model within a predetermined range by adjusting a mass density and an elastic modulus of the first tire model;
The tire is divided into a plurality of elements so that the number of divisions in the circumferential direction is larger than that of the first tire model, and the mass density and elastic modulus are obtained when the natural frequency falls within the predetermined range. A second model creation unit for creating a second tire model;
An apparatus for creating a tire model, comprising:
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