JP2013007709A - Tire performance simulation method, tire performance simulation device, and tire performance simulation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムに係り、より詳しくは、有限要素法等の数値解析法によりタイヤの性能を解析するためのタイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムに関する。 The present invention relates to a tire performance simulation method, a tire performance simulation apparatus, and a tire performance simulation program. More specifically, the present invention relates to a tire performance simulation method and tire performance for analyzing tire performance by a numerical analysis method such as a finite element method. The present invention relates to a simulation apparatus and a tire performance simulation program.
タイヤ挙動についての解析は、実際に設計・製造したタイヤを計測したり自動車に装着して得た性能試験結果を用いたりしたものから、計算機(コンピュータ)環境の発達に伴って、計算機上でシミュレーションによって実現できるようになってきている。このタイヤ挙動をシミュレーションによって解析する主要な方法としては、有限要素法(FEM)等の数値解析手法が主に用いられている(例えば特許文献1参照)。FEMは、構造体を有限個の要素でモデル化して、コンピュータを用いて構造体の挙動を解析する手法であり、その特徴から構造体を有限個の要素に分割する(以下、メッシュ分割、または要素分割という。)ことが必要である。予測精度の高いタイヤ挙動をシミュレーションするためには、有限個の要素で構成されるシミュレーション用のタイヤモデル(数値データから構成されている)を如何に実際のタイヤ形状と同じように製作するかが重要である。 The analysis of tire behavior is based on the results of measuring the tires actually designed and manufactured and using the results of performance tests obtained by mounting them on automobiles. Can now be realized. As a main method for analyzing the tire behavior by simulation, a numerical analysis method such as a finite element method (FEM) is mainly used (for example, see Patent Document 1). FEM is a technique of modeling a structure with a finite number of elements and analyzing the behavior of the structure using a computer, and divides the structure into a finite number of elements from its features (hereinafter referred to as mesh division or Element division). In order to simulate tire behavior with high prediction accuracy, how to produce a tire model for simulation (consisting of numerical data) composed of a finite number of elements in the same way as the actual tire shape is important.
ところで、タイヤは、ゴム材料はもとより、タイヤコードを数多く含んで構成されている。このタイヤコードは、複数の芯(フィラメント)が複雑に撚られて束ねられて形成されて用いられる。そこで、タイヤをFEMによりシミュレーションするときにタイヤコードの部分もモデル化する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。 By the way, the tire is configured to include many tire cords as well as a rubber material. This tire cord is used by forming a plurality of cores (filaments) in a complex twisted manner. Thus, a technique for modeling a tire cord portion when a tire is simulated by FEM is known (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献2に記載された技術では、タイヤコードをモデル化する際にタイヤコード周囲のゴムの影響については考慮されていない。また、タイヤモデルにおいては、タイヤコード一本ずつの影響も考慮されていない。このため、タイヤコード内部やタイヤコード周囲のゴムの変形による転がり抵抗や、ベルトやサイドウォール等のプライ端部での歪みによる耐久性が精度よく評価することができない、という問題があった。 However, the technique described in Patent Document 2 does not consider the influence of rubber around the tire cord when modeling the tire cord. In the tire model, the influence of each tire cord is not taken into consideration. For this reason, there has been a problem that rolling resistance due to deformation of rubber inside and around the tire cord and durability due to distortion at a ply end such as a belt or a sidewall cannot be accurately evaluated.
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、タイヤコード周囲の変形を精度良くシミュレーションすることができるタイヤ性能シミュレーション方法、タイヤ性能シミュレーション装置、及びタイヤ性能シミュレーションプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a tire performance simulation method, a tire performance simulation device, and a tire performance simulation program capable of accurately simulating deformation around a tire cord. Objective.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明のタイヤ性能シミュレーション方法は、タイヤの全体を複数の要素に要素分割したタイヤ全体モデルを作成するステップと、前記タイヤを構成する構成部材のうちタイヤコードを含む構成部材について、前記タイヤコード及び当該タイヤコードの周囲のゴムを含めて複数のソリッド要素で要素分割したコード周囲モデルを作成するステップと、前記タイヤ全体モデルの変形計算を実行するステップと、前記タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、前記タイヤ全体モデルの前記コード周囲モデルに相当する位置における物理量を、前記コード周囲モデルに境界条件として付与するステップと、前記境界条件に基づいて前記コード周囲モデルの変形計算を実行するステップと、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the tire performance simulation method according to the first aspect of the present invention includes a step of creating an entire tire model in which the entire tire is divided into a plurality of elements, and among the constituent members constituting the tire For a component including a tire cord, a step of creating a cord peripheral model in which the tire cord and rubber around the tire cord are divided into a plurality of solid elements, and a step of executing deformation calculation of the entire tire model A physical quantity at a position corresponding to the cord peripheral model of the tire overall model as a boundary condition based on the result of the deformation calculation of the tire overall model, based on the boundary condition Performing a deformation calculation of the code surrounding model. And features.
この発明によれば、タイヤを構成する構成部材のうちタイヤコードを含む構成部材について、タイヤコード及び当該タイヤコードの周囲のゴムを含めて複数のソリッド要素で要素分割したコード周囲モデルを作成し、タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、タイヤ全体モデルのコード周囲モデルに相当する位置における物理量を、コード周囲モデルに境界条件として付与し、この境界条件に基づいてコード周囲モデルの変形計算を実行する。これにより、タイヤコード周囲の変形を精度良くシミュレーションすることができる。 According to the present invention, for the constituent members including the tire cord among the constituent members constituting the tire, a cord peripheral model is created by dividing the element with a plurality of solid elements including the tire cord and the rubber around the tire cord, Based on the result of the deformation calculation of the entire tire model, a physical quantity at a position corresponding to the code surrounding model of the entire tire model is assigned as a boundary condition to the code surrounding model, and the deformation calculation of the code surrounding model is performed based on this boundary condition. Execute. As a result, the deformation around the tire cord can be accurately simulated.
なお、請求項2に記載したように、前記タイヤ全体モデル及び前記コード周囲モデルを構成するゴム材料として粘弾性材料を用いて前記変形計算を実行するようにしてもよい。 In addition, as described in claim 2, the deformation calculation may be executed using a viscoelastic material as a rubber material constituting the entire tire model and the cord peripheral model.
また、請求項3に記載したように、前記コード周囲モデルの変形計算において、前記タイヤの転がり抵抗に関するタイヤ性能を計算するようにしてもよい。 According to a third aspect of the present invention, in the deformation calculation of the cord periphery model, tire performance relating to rolling resistance of the tire may be calculated.
また、請求項4に記載したように、前記転がり抵抗に関するタイヤ性能は、せん断歪及び歪エネルギーロスの少なくとも一方を含むようにしてもよい。 According to a fourth aspect of the present invention, the tire performance relating to the rolling resistance may include at least one of shear strain and strain energy loss.
また、請求項5に記載したように、前記物理量は、変位、速度、及び加速度の何れかであるものとすることができる。 According to a fifth aspect of the present invention, the physical quantity can be any one of displacement, speed, and acceleration.
請求項6記載の発明のタイヤ性能シミュレーション装置は、タイヤの全体を複数の要素に要素分割したタイヤ全体モデルを作成するタイヤ全体モデル作成手段と、前記タイヤを構成する構成部材のうちタイヤコードを含む構成部材について、前記タイヤコード及び当該タイヤコードの周囲のゴムを含めて複数のソリッド要素で要素分割したコード周囲モデルを作成するコード周囲モデル作成手段と、前記タイヤ全体モデルの変形計算を実行する第1の実行手段と、前記タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、前記タイヤ全体モデルの前記コード周囲モデルに相当する位置における物理量を、前記コード周囲モデルに境界条件として付与する付与手段と、前記境界条件に基づいて前記コード周囲モデルの変形計算を実行する第2の実行手段と、を備えたことを特徴とする。 A tire performance simulation apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes a tire overall model creating means for creating a tire overall model in which the entire tire is divided into a plurality of elements, and a tire code among the constituent members constituting the tire. A cord perimeter model creating means for creating a cord perimeter model that is divided into a plurality of solid elements including the tire cord and rubber around the tire cord, and a deformation calculation of the tire overall model. 1 execution means, and on the basis of the result of deformation calculation of the tire overall model, an assigning means for assigning a physical quantity at a position corresponding to the code surrounding model of the tire overall model as a boundary condition to the code surrounding model; A second execution for performing a deformation calculation of the code surrounding model based on the boundary condition; Characterized by comprising a stage, a.
請求項7記載の発明のタイヤ性能シミュレーションプログラムは、タイヤの全体を複数の要素に要素分割したタイヤ全体モデルを作成するステップと、前記タイヤを構成する構成部材のうちタイヤコードを含む構成部材について、前記タイヤコード及び当該タイヤコードの周囲のゴムを含めて複数のソリッド要素で要素分割したコード周囲モデルを作成するステップと、前記タイヤ全体モデルの変形計算を実行するステップと、前記タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、前記タイヤ全体モデルの前記コード周囲モデルに相当する位置における物理量を、前記コード周囲モデルに境界条件として付与するステップと、前記境界条件に基づいて前記コード周囲モデルの変形計算を実行するステップと、を含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The tire performance simulation program of the invention according to claim 7 includes a step of creating a tire overall model in which the entire tire is divided into a plurality of elements, and a constituent member including a tire code among constituent members constituting the tire. A step of creating a cord peripheral model divided into a plurality of solid elements including the tire cord and the rubber surrounding the tire cord; a step of executing deformation calculation of the overall tire model; and a deformation of the overall tire model Based on the calculation result, a step of assigning a physical quantity at a position corresponding to the cord peripheral model of the overall tire model as a boundary condition to the cord peripheral model, and a deformation calculation of the code peripheral model based on the boundary condition And executing a process including: And characterized in that.
本発明によれば、タイヤコード周囲の変形を精度良くシミュレーションすることができる、という効果を有する。 The present invention has an effect that the deformation around the tire cord can be simulated with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には一例として空気入りタイヤのタイヤモデルの作成や性能予測を実施するためのタイヤ性能シミュレーション装置としてのパーソナルコンピュータの概略が示されている。このパーソナルコンピュータは、データ等を入力するためのキーボード10、予め記憶された処理プログラムに従ってタイヤの3次元モデルを作成したり性能を予測したりするコンピュータ12、コンピュータ12による演算結果や各種画面等を表示するディスプレイ14、及びディスプレイ14に表示されたカーソルを所望の位置に移動させたり、カーソル位置のメニュー項目やオブジェクト等を選択したり選択解除したりドラッグしたりする操作を行うためのマウス16を含んで構成されている。
FIG. 1 shows an outline of a personal computer as a tire performance simulation apparatus for creating a tire model of a pneumatic tire and performing performance prediction as an example. This personal computer includes a
コンピュータ12は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)12A、ROM(Read Only Memory)12B、RAM(Random Access Memory)12C、不揮発性メモリ12D、及び入出力インターフェース(I/O)12Eがバス12Fを介して各々接続された構成となっている。
As shown in FIG. 2, the
I/O12Eには、キーボード10、ディスプレイ14、マウス16、ハードディスク18、及び記録媒体としてのCD−ROM20が挿抜可能なCD−ROMドライブ22が接続されている。
Connected to the I /
ハードディスク18には、後述するタイヤ性能シミュレーションプログラムや、これらの実行に必要な各種パラメータやデータ等が記憶されている。CPU12Aは、ハードディスク18に記憶されたタイヤ性能シミュレーションプログラムを読み込んで実行する。
The
なお、後述するタイヤ性能シミュレーションプログラム等は、例えばCD−ROMドライブ22を用いてCD−ROM20に対して読み書き可能とすることもできるので、後述するタイヤ性能シミュレーションプログラムは、予めCD−ROM22に記録しておき、CD−ROMドライブ22を介してCD−ROM22に記録されたタイヤ性能シミュレーションプログラムを読み込んで実行してもよい。また、記録媒体としては、CD−ROMに限らず、DVD−ROM等の光ディスクや、MD,MO等の光磁気ディスクがあり、これらを用いるときには、上記CD−ROMドライブ22に代えて、またはさらにDVD−ROMドライブ、MDドライブ、MOドライブ等を用いればよい。
Note that a tire performance simulation program, which will be described later, can be read from and written to the CD-
次に、本実施の形態の作用として、コンピュータ12で実行されるタイヤ性能シミュレーションプログラムの処理ルーチンについて図3に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, as a function of the present embodiment, a processing routine of a tire performance simulation program executed by the
まず、ステップ100では、挙動解析の対象となるタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料など)を定める。例えば、コンピュータ12のハードディスクに、予め複数種類のタイヤのCADデータ(タイヤ形状、構造、材料等の設計データ)等の設計データを記憶しておき、挙動解析の対象となるタイヤの設計データを選択して読み込むことにより、挙動解析の対象となるタイヤを設定することができる。
First, in
次のステップ102では、タイヤ設計案を数値解析上のモデルに落とし込むためのタイヤ全体のタイヤ全体モデルを作成する。このタイヤ全体モデルの作成は、用いる数値解析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手法として有限要素法(FEM)を用いるものとする。
In the
従って、上記ステップ102で作成するタイヤ全体モデルは、有限要素法(FEM)に対応した要素分割、例えば、メッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプログラムヘのインプットデータ形式に数値化したものをいう。この要素分割とはタイヤ及び路面等の対象物を小さな幾つかの(有限の)小部分、すなわち要素に分割することをいう。この要素ごとに計算を行い全ての要素について計算した後、全部の要素を足し合わせることにより全体の応答を得ることができる。図4には、タイヤ全体モデル30の一例を示した。
Therefore, the entire tire model created in
タイヤ全体モデルは、例えばゴムはソリッド要素で定義し、ベルトやカーカス等の補強材は膜要素やシェル要素若しくはこれらに相当するrebar要素やソリッド要素で定義する。 In the entire tire model, for example, rubber is defined by a solid element, and a reinforcing material such as a belt or a carcass is defined by a membrane element, a shell element, or a rebar element or a solid element corresponding thereto.
ステップ104では、タイヤコード及びその周囲のゴムを含むコード周囲モデルを作成する。コード周囲モデルは、各要素はソリッド要素で定義する。図5(A)にはタイヤコードのみをモデル化したタイヤコードモデル32の一例を示し、同図(B)には、タイヤコードモデル32及びタイヤコードモデル32の周囲のゴムを含むコード周囲モデル34の一例を示した。
In
タイヤコードモデル32は、図5(A)では、一例としてフィラメント36を3本有し、それらが同一の撚り方向に撚られると共に、各フィラメント36間に充填材が充填された構成のスチールコードの3次元モデルである。
In FIG. 5A, the
コード周囲モデル34は、タイヤコードモデル32及びその周囲のゴムをモデル化したゴムモデル38を含むモデルである。タイヤコードモデル32は、図5(A)に示すように、フィラメント36の撚りに応じてメッシュ分割されるため、ゴムモデル38と整合させるのは困難である。このため、ゴムモデル38は、タイヤコードモデル32とは独立してメッシュ分割する。
The
そして、タイヤコードモデル32の外周のメッシュの節点の各々について、ゴムモデル38のタイヤコードモデル32と接触する内周のメッシュの節点のうち最寄りの節点を検索する。そして、タイヤコードモデル32の外周のメッシュの節点の各々と、これら節点の各々について検索した前記最寄りの節点との相対位置関係が、コード周囲モデル34の挙動解析中に変化しないように、すなわち対応する節点同士を拘束するように各々定義する。
Then, for each of the mesh nodes on the outer periphery of the
なお、節点同士を拘束させるのではなく、タイヤコードモデル32の外周のメッシュの節点の各々について、ゴムモデル38のタイヤコードモデル32と接触する内周のメッシュのうち最寄りのメッシュを検索し、タイヤコードモデル32の外周のメッシュの節点の各々と、これら節点の各々について検索した前記最寄りのメッシュとの相対位置関係が、コード周囲モデル34の挙動解析中に変化しないように各々定義するようにしてもよい。
Instead of constraining the nodes, for each of the meshes on the outer periphery of the
ステップ106では、タイヤ全体モデル30の挙動解析を行う。具体的には、まず境界条件の設定がなされる。この境界条件とは、タイヤ全体モデル30の解析上すなわちタイヤの挙動をシミュレートする上で必要なものであり、タイヤ全体モデル30に付与する各種条件である。この境界条件の設定では、例えばタイヤ全体モデル30に内圧や負荷荷重等を付与する。そして、タイヤ全体モデル30に付与した境界条件に基づいて、タイヤ接地面における挙動を有限要素法により計算する。すなわち、タイヤ全体モデル30の変形計算を有限要素法に基づいて行う。この変形計算では、例えば公知の転動解析手法を用いて解析することができる。また、転動解析では、タイヤのスリップ角やキャンバー角を設定した解析や、タイヤが取り付けられる車両の車両モデルと組み合わせた解析、路面を要素分割してモデル化した路面モデルと組み合わせた解析を行うことができる。路面モデルでは、路面状態を設定できる。例えば乾燥(DRY)、濡れ(WET)、氷上、雪上、非舗装等に対応する路面の摩擦係数μを必要に応じて設定することで路面状態を設定できる。
In
ステップ108では、ステップ106のタイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、詳細な解析を行う部位、例えばタイヤ全体モデル30のうちタイヤコードが含まれるベルトやカーカス等の補強材とその周囲に相当する部分の変位を抽出する。
In
例えば、図6(A)に示すように、タイヤのベルト40に相当する部分の変位を抽出する場合について説明する。この場合、同図(B)に示すように、タイヤ全体モデル30では、ベルト40は1枚の膜要素42で定義される。
For example, as shown in FIG. 6A, a case where the displacement of a portion corresponding to the
ベルト40は、実際には図7に示すように、厚みを有し、タイヤコード44及びその周囲のゴム46を含んでいる。このため、図7の例では、ベルト40を含むメッシュの各節点の変位を抽出する。
As shown in FIG. 7, the
ステップ110では、抽出した変位を、ステップ104で作成したコード周囲モデル34の外部境界に強制変位境界条件として付与する。例えば、ベルト40の端部の解析を行う場合は、図8に示すように、ベルト40の端部を含むメッシュ50A、50Bの節点52の変位を、コード周囲モデル34の外部境界(図8における太線部分)上の節点に付与する。
In
このとき、タイヤ全体モデル30の節点とコード周囲モデル34の節点の位置は異なるので、例えば図8の例では、ベルト40の端部を含むメッシュ50A、50Bの節点52A〜52Fの変位に基づいて、コード周囲モデル34の外部境界に付与する変位を補間する。補間方法としては、例えば線形補間や多項式補間、有限要素法の形状関数を用いる方法がある。例えば有限要素法の形状関数を用いた補間では、次式に従ってコード周囲モデル34の外部境界に付与する変位を算出する。
At this time, since the positions of the nodes of the tire
ここで、Ui(ベクトル)は補間される変位、すなわちコード周囲モデル34の外部境界に付与する変位である。また、NAは形状関数、UA(ベクトル)はコード周囲モデル34の外部境界を含むタイヤ全体モデル34のメッシュの節点の変位、nnは当該メッシュの節点の数である。例えば、図8のコード周囲モデル34の上半分の外部境界上の節点の変位は、この外部境界上の節点を含むタイヤ全体モデル30のメッシュ50Bの節点52A〜52Dの変位に基づいて上記(1)式により求められ、コード周囲モデル34の下半分の外部境界上の節点の変位は、この外部境界上の節点を含むタイヤ全体モデル30のメッシュ50Aの4個の節点52C〜52Fの変位に基づいて上記(1)式により求められる。
Here, U i (vector) is an interpolated displacement, that is, a displacement applied to the outer boundary of the
ステップ112では、ステップ110で付与した境界条件に基づいて、コード周囲モデル34の挙動解析を有限要素法に基づいて行う。すなわち、コード周囲モデル34の変形計算を行う。具体的には、例えばタイヤの転がり抵抗に関する性能、例えばベルトを2層にした場合の層間せん断歪や歪みエネルギーロス等である。
In
ステップ114では、上記の計算結果、例えば、ステップ112で算出したコード周囲モデル34の形状等をディスプレイ14等に出力する。なお、図9に示すカーカスプライの端部領域54についても上記と同様に解析できる。
In
なお、タイヤ全体モデル及びコード周囲モデルのゴム材料については、弾性材料で定義してもよいが、粘弾性材料で定義することが好ましい。粘弾性材料で定義することにより、より精度よくタイヤ性能をシミュレーションすることができる。 The rubber material for the entire tire model and the cord peripheral model may be defined by an elastic material, but is preferably defined by a viscoelastic material. By defining the viscoelastic material, the tire performance can be simulated more accurately.
このように、本実施形態では、タイヤコードの周囲のゴムも考慮して変形計算を行うため、タイヤコード周囲の変形を精度良くシミュレーションすることができる。 As described above, in this embodiment, deformation calculation is performed in consideration of the rubber around the tire cord, so that the deformation around the tire cord can be accurately simulated.
なお、本実施形態では、タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、タイヤ全体モデルのコード周囲モデルに相当する位置における物理量として変位を求め、これをコード周囲モデルに境界条件として付与する場合について説明したが、前記物理量として速度又は加速度を求め、これをコード周囲モデルに境界条件として付与するようにしてもよい。 In the present embodiment, a displacement is obtained as a physical quantity at a position corresponding to the cord peripheral model of the entire tire model based on the deformation calculation result of the entire tire model, and this is given as a boundary condition to the cord peripheral model. As described above, velocity or acceleration may be obtained as the physical quantity, and this may be given as a boundary condition to the code surrounding model.
(実施例) (Example)
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
まず、タイヤサイズが195/65R15のタイヤ全体モデルを作成した。図9には作成したタイヤ全体モデル50の断面図を示した。
First, an overall tire model with a tire size of 195 / 65R15 was created. FIG. 9 shows a cross-sectional view of the created tire
そして、タイヤ全体モデルに対して、内圧210kPa、荷重4.0kNを境界条件として付与し、速度60km/hで平坦剛体路面上を転動解析させるシミュレーションを行った。図9のベルトの端部領域52を拡大した図10に示すように、ベルトは、ベルト40A、40Bの2層構造であり、これら2つのベルトの端部の層間で発生するタイヤ半径方向及び周方向でのせん断歪、全歪成分による歪エネルギーロスを求めた。また、ゴム材料として粘弾性を考慮した材料モデルである一般化マクスウェルモデルを用い、同じ位置での歪エネルギーロスも求めた。
Then, a simulation was performed in which an internal pressure of 210 kPa and a load of 4.0 kN were applied to the entire tire model as boundary conditions, and rolling analysis was performed on a flat rigid road surface at a speed of 60 km / h. As shown in FIG. 10 in which the
なお、タイヤコードモデル32は、例えば図11(A)に示すように、直径aが0.25mmのフィラメント60を3本撚った構造であり、このタイヤコードモデル32の周囲に厚みbが0.4mmのゴムを設け、全体として断面の1辺の長さcが1.4mm、長手方向の長さが1mmのコード周囲モデル34を作成した。そして、二つのベルト40A、40Bの交差角度を66度として、この角度に対応してコード周囲モデル34A、34Bを配置し、このコード周囲モデル34A、34Bの外部境界、すなわち外表面に、タイヤ全体モデル50のベルト端部周辺の各節点の変位の時刻歴から前述した補間方法により求めた変位を付与して解析した。
The
なお、以下の表のコード周囲モデルAは、図11(A)に示すように、ベルト40Aの端部に対応したコード周囲モデル34Aとベルト40Bの端部に対応したコード周囲モデル34Bをタイヤの幅方向において同一の位置にタイヤの幅方向と直交する方向に重ねて配置したモデルであり、コード周囲モデルBは、同図(B)に示すように、ベルト40Aの端部に対応する二つのコード周囲モデル34Aをタイヤの幅方向に沿って並べて配置し、その中央にベルト40Bの端部に対応するコード周囲モデル34Bを重ねて配置したモデルである。
As shown in FIG. 11A, the cord perimeter model A in the following table includes a
以下に、層間せん断歪、歪エネルギーロスの解析結果を示す。ここで、歪みエネルギーロスとは、要素毎の応力、歪に材料のロス(tanδ)と体積を掛け合わせたものである。なお、ゴム材料を粘弾性を考慮した材料モデルである一般化マクスウェルモデルを用いてエネルギーロスを求めた結果も示した。また、タイヤ全体モデルにおける解析結果を100としている。 The analysis results of interlaminar shear strain and strain energy loss are shown below. Here, the strain energy loss is obtained by multiplying the stress and strain of each element by the material loss (tan δ) and the volume. In addition, the result which calculated | required the energy loss using the generalized Maxwell model which is a material model which considered the viscoelasticity for the rubber material was also shown. The analysis result in the overall tire model is set to 100.
次に、図12に示すようなコード周囲モデル70を作成した。なお、タイヤコード72の直径は0.5mm、周囲に0.2mmのゴムを配置した。ラジアルプライの方向に合わせてコード周囲モデル70の外表面にタイヤ全体モデル50での変位を上記と同様に有限要素法の形状関数を用いた補間により補間した変位を境界条件として付与して解析した。その結果、タイヤ全体モデルでは解析できないプライコード間に発生する歪みを解析することができた。
Next, a
10 キーボード
12 コンピュータ
14 ディスプレイ
16 マウス
18 ハードディスク
22 CD−ROMドライブ
10
Claims (7)
前記タイヤを構成する構成部材のうちタイヤコードを含む構成部材について、前記タイヤコード及び当該タイヤコードの周囲のゴムを含めて複数のソリッド要素で要素分割したコード周囲モデルを作成するステップと、
前記タイヤ全体モデルの変形計算を実行するステップと、
前記タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、前記タイヤ全体モデルの前記コード周囲モデルに相当する位置における物理量を、前記コード周囲モデルに境界条件として付与するステップと、
前記境界条件に基づいて前記コード周囲モデルの変形計算を実行するステップと、
を含むタイヤ性能シミュレーション方法。 Creating a whole tire model in which the whole tire is divided into a plurality of elements;
A step of creating a cord peripheral model obtained by dividing an element into a plurality of solid elements including a tire cord and rubber around the tire cord for a constituent member including a tire cord among the constituent members constituting the tire;
Performing deformation calculation of the entire tire model;
Based on the result of the deformation calculation of the entire tire model, a physical quantity at a position corresponding to the code surrounding model of the entire tire model is provided as a boundary condition to the code surrounding model;
Performing deformation calculation of the code perimeter model based on the boundary condition;
A tire performance simulation method including:
請求項1記載のタイヤ性能シミュレーション方法。 The tire performance simulation method according to claim 1, wherein the deformation calculation is executed using a viscoelastic material as a rubber material constituting the entire tire model and the cord periphery model.
請求項1又は請求項2記載のタイヤ性能シミュレーション方法。 The tire performance simulation method according to claim 1 or 2, wherein, in the deformation calculation of the cord periphery model, tire performance relating to rolling resistance of the tire is calculated.
請求項3記載のタイヤ性能シミュレーション方法。 The tire performance simulation method according to claim 3, wherein the tire performance related to the rolling resistance includes at least one of shear strain and strain energy loss.
請求項1〜4の何れか1項に記載のタイヤ性能シミュレーション方法。 The tire performance simulation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the physical quantity is any one of displacement, speed, and acceleration.
前記タイヤを構成する構成部材のうちタイヤコードを含む構成部材について、前記タイヤコード及び当該タイヤコードの周囲のゴムを含めて複数のソリッド要素で要素分割したコード周囲モデルを作成するコード周囲モデル作成手段と、
前記タイヤ全体モデルの変形計算を実行する第1の実行手段と、
前記タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、前記タイヤ全体モデルの前記コード周囲モデルに相当する位置における物理量を、前記コード周囲モデルに境界条件として付与する付与手段と、
前記境界条件に基づいて前記コード周囲モデルの変形計算を実行する第2の実行手段と、
を備えたタイヤ性能シミュレーション装置。 A tire whole model creating means for creating a tire whole model by dividing the whole tire into a plurality of elements;
Cord surrounding model creating means for creating a cord surrounding model obtained by dividing an element by a plurality of solid elements including the tire cord and rubber around the tire cord with respect to a constituent member including a tire cord among the constituent members constituting the tire When,
First execution means for executing deformation calculation of the entire tire model;
Based on the result of the deformation calculation of the entire tire model, an imparting unit that assigns a physical quantity at a position corresponding to the cord surrounding model of the entire tire model as a boundary condition to the cord surrounding model;
Second execution means for performing deformation calculation of the code surrounding model based on the boundary condition;
Tire performance simulation device equipped with.
前記タイヤを構成する構成部材のうちタイヤコードを含む構成部材について、前記タイヤコード及び当該タイヤコードの周囲のゴムを含めて複数のソリッド要素で要素分割したコード周囲モデルを作成するステップと、
前記タイヤ全体モデルの変形計算を実行するステップと、
前記タイヤ全体モデルの変形計算の結果に基づいて、前記タイヤ全体モデルの前記コード周囲モデルに相当する位置における物理量を、前記コード周囲モデルに境界条件として付与するステップと、
前記境界条件に基づいて前記コード周囲モデルの変形計算を実行するステップと、
を含む処理をコンピュータに実行させるためのタイヤ性能シミュレーションプログラム。 Creating a whole tire model in which the whole tire is divided into a plurality of elements;
A step of creating a cord peripheral model obtained by dividing an element into a plurality of solid elements including a tire cord and rubber around the tire cord for a constituent member including a tire cord among the constituent members constituting the tire;
Performing deformation calculation of the entire tire model;
Based on the result of the deformation calculation of the entire tire model, a physical quantity at a position corresponding to the code surrounding model of the entire tire model is provided as a boundary condition to the code surrounding model;
Performing deformation calculation of the code perimeter model based on the boundary condition;
Tire performance simulation program for causing a computer to execute processing including
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