JP2016024588A - Simulation method of pneumatic tire and simulation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simulation method by which evaluation close to a result of the durability of a chord member of an actual tire can be obtained compared with a prior art when evaluating the durability of the chord member using a computer, and a simulation device.SOLUTION: When simulating a pneumatic tire, a tire model and a road face model are created, initial tensile stress is imparted to an element of at least a part of a chord reinforcing layer model which is included in the tire model along a longitudinal direction of a chord material, and the deformation analysis of a tire is performed by using the tire model. After that, a value of stress which is received by an evaluation objective element corresponding to the chord material for evaluating the durability of the pneumatic tire, a variation of the stress on a tire circumference, or a time history of the stress is extruded from a result of the deformation analysis as stress information. The durability of the chord material is evaluated on the basis of a magnitude of the stress information.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、空気入りタイヤ中のコード材の耐久性を評価する空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置に関する。   The present invention relates to a pneumatic tire simulation method and a simulation apparatus for evaluating the durability of a cord material in a pneumatic tire.

コンピュータを用いて空気入りタイヤ(以降、単にタイヤという)の耐久性を評価するシミュレーション方法が種々行なわれている。これにより、空気入りタイヤを試行錯誤で試作することなく、耐久性に優れた空気入りタイヤを開発することができる。このようなシミュレーション方法では、スチールベルト材、カーカスプライ材、ベルトカバー層に用いるベルトカバー材等の複数のコード材の耐久性の評価も行なわれている。   Various simulation methods for evaluating the durability of a pneumatic tire (hereinafter simply referred to as a tire) using a computer have been performed. Thereby, it is possible to develop a pneumatic tire excellent in durability without trial manufacture of a pneumatic tire. In such a simulation method, the durability of a plurality of cord materials such as a steel belt material, a carcass ply material, and a belt cover material used for a belt cover layer is also evaluated.

例えば、コード材料で補強されたタイヤの耐久性を、コンピュータを用いて予測する方法が知られている(特許文献1)。
上記方法は、コンピュータに、コード材料が有限個の要素でモデル化されたコードモデルを含むタイヤモデルを入力するモデル設定ステップと、タイヤモデルに予め定められた内圧及び荷重を作用させ該タイヤモデルの変形計算を行う変形計算ステップと、前記変形計算ステップから予め定められた解析対象領域に含まれるコードモデルの各要素の長手方向に沿った圧縮歪を取得する取得ステップと、前記取得された圧縮歪の大きさに基づいて前記解析対象領域の損傷発生箇所を予測する予測ステップとを含む。
For example, a method for predicting the durability of a tire reinforced with a cord material using a computer is known (Patent Document 1).
The above method includes a model setting step of inputting a tire model including a code model in which a code material is modeled by a finite number of elements to a computer, and applying a predetermined internal pressure and load to the tire model, thereby applying the tire model to the tire model. A deformation calculation step for performing deformation calculation, an acquisition step for acquiring a compression strain along the longitudinal direction of each element of the code model included in the analysis target region determined in advance from the deformation calculation step, and the acquired compression strain A prediction step of predicting a damage occurrence location in the analysis target area based on the size of the analysis target area.

特開2013−35458号公報JP 2013-35458 A

しかし、上記方法により、コードモデルの圧縮歪の大きさに基づいて損傷発生箇所をある程度予測することはできるが、この方法を用いた予測結果は、実際のタイヤの耐久性能の結果と異なる場合があり、必ずしも十分に、タイヤの耐久性能を評価できていない場合があった。   However, although the above method can predict the occurrence of damage to some extent based on the compression strain of the code model, the prediction result using this method may differ from the actual tire durability performance result. In some cases, the durability performance of the tire has not been fully evaluated.

そこで、本発明は、コンピュータを用いたコード材の耐久性の評価を行なう際、従来に比べて実際のタイヤのコード材の耐久性の結果に近い評価を得ることができる、空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a simulation of a pneumatic tire that can obtain an evaluation closer to the result of the durability of the actual cord material than in the conventional case when evaluating the durability of the cord material using a computer. It is an object to provide a method and a simulation apparatus.

本発明の一態様は、コンピュータを用いて空気入りタイヤのシミュレーションを行う方法である。当該方法は、
コンピュータが、空気入りタイヤのコード補強層を再現したコード補強層モデルを含み、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成するステップと、
前記コード補強層モデの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与して、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なうステップと、
前記コンピュータが、空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面モデル上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表要素が受ける応力の時間履歴を、前記変形解析の結果から応力情報として取り出すステップと、
前記コンピュータが、前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価するステップと、を有する。
One embodiment of the present invention is a method for simulating a pneumatic tire using a computer. The method is
The computer includes a cord reinforcement layer model that reproduces the cord reinforcement layer of a pneumatic tire, creates a tire model that consists of a finite element model that reproduces the pneumatic tire, and a road surface model that reproduces the road surface on which the pneumatic tire contacts the ground And steps to
Applying an initial tensile stress along the longitudinal direction of the cord material to at least some elements of the cord reinforcing layer model, and performing a deformation analysis of the tire using the tire model;
The stress value received by the evaluation target element of the tire model corresponding to the cord material for evaluating the durability of the pneumatic tire by the computer, the fluctuation on the tire circumference of the stress received by the evaluation target element, or the tire model A time history of stress received by the representative element of the evaluation target element rotating on the tire circumference when rolling on the road surface model, as a stress information from the result of the deformation analysis,
The computer includes a step of evaluating the durability of the cord material according to the magnitude of the stress information.

前記応力情報は、少なくとも前記コード材長手方向における応力の情報である、ことが好ましい。   The stress information is preferably information on stress in at least the longitudinal direction of the cord material.

前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力を用いて前記コード材の耐久性を評価する、ことが好ましい。   In the step of evaluating the durability, it is preferable that the computer evaluates the durability of the cord material using a maximum stress in the fluctuation of the stress or a time history of the stress.

また、前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力と最小応力の差分で前記コード材の耐久性を評価する、ことも好ましい。   In the step of evaluating the durability, it is also preferable that the computer evaluates the durability of the cord material by the difference between the maximum stress and the minimum stress in the stress fluctuation or the time history of the stress.

前記初期引張応力は、前記空気入りタイヤのバネ特性に合うように設定される、ことが好ましい。   The initial tensile stress is preferably set so as to match the spring characteristics of the pneumatic tire.

前記初期引張応力として、前記空気入りタイヤの製造工程中の加硫工程後の前記タイヤの冷却処理を再現した前記タイヤモデルの熱伝導解析を、前記タイヤモデルを用いて行なうことにより計算される、前記コード材の前記冷却処理時の熱収縮に起因する前記コード材の引張応力を用いる、ことが好ましい。   The initial tensile stress is calculated by performing a heat conduction analysis of the tire model that reproduces the cooling process of the tire after the vulcanization step in the manufacturing process of the pneumatic tire, using the tire model, It is preferable to use the tensile stress of the cord material resulting from thermal shrinkage during the cooling treatment of the cord material.

本発明の他の態様は、空気入りタイヤのシミュレーション装置である。当該シミュレーション装置は、
空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなり、前記空気入りタイヤのコード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルを含むタイヤモデルと、前記空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルと、を作成するモデル作成部と、
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与して、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう変形解析部と、
空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表点が受ける応力の時間履歴を、前記タイヤの変形解析の結果から応力情報として取り出す情報取得部と、
前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価する評価部と、を有する。
Another aspect of the present invention is a pneumatic tire simulation apparatus. The simulation device is
A tire model including a cord reinforcing layer model that reproduces a cord reinforcing layer including a cord material of the pneumatic tire, and a road surface that reproduces a road surface on which the pneumatic tire contacts the ground, comprising a finite element model reproducing a pneumatic tire A model creation unit for creating a model;
A deformation analysis unit that applies an initial tensile stress along the longitudinal direction of the cord material to at least some elements of the cord reinforcement layer model, and performs a deformation analysis of the tire using the tire model;
The value of stress received by the evaluation target element of the tire model corresponding to the cord material for evaluating the durability of the pneumatic tire, the fluctuation of the stress received by the evaluation target element on the tire circumference, or the tire model on the road surface A time history of stress received by a representative point of the evaluation target element that rotates on the tire circumference when rolling in, an information acquisition unit that extracts as stress information from the result of deformation analysis of the tire;
An evaluation unit that evaluates the durability of the cord material according to the magnitude of the stress information.

上述の態様によれば、従来に比べて実際のタイヤのコード材の耐久性の結果に近い評価を得ることができる。   According to the above-described aspect, an evaluation closer to the result of the durability of the actual cord material of the tire can be obtained as compared with the conventional case.

本実施形態のシミュレーション方法のフローを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the simulation method of this embodiment. 本実施形態のシミュレーション装置の構成を説明するブロック構成図である。It is a block block diagram explaining the structure of the simulation apparatus of this embodiment. 本実施形態で作成されるタイヤモデルの断面図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of sectional drawing of the tire model created by this embodiment. 本実施形態で作成されるタイヤモデル及び路面モデルの一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of the tire model and road surface model created by this embodiment. 本実施形態で得られる応力情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the stress information obtained by this embodiment. 本実施形態で得られる応力情報の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the stress information obtained by this embodiment. (a),(b)は、ベルトカバー層のコード補強層モデルのコード材長手方向の歪と引張応力の分布の一例を示す図である。(A), (b) is a figure which shows an example of the distortion | strain and tensile stress distribution of the cord material longitudinal direction of the cord reinforcement layer model of a belt cover layer.

以下、本発明の空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置について、実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, a simulation method and a simulation apparatus for a pneumatic tire according to the present invention will be described based on embodiments.

図1は、本実施形態のシミュレーション方法のフローを説明する図である。具体的には、コンピュータが、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成する(ステップS1)。タイヤモデルは、空気入りタイヤのコード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルを含む。コンピュータは、このタイヤモデルのコード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する(ステップS2)。さらに、コンピュータは、変形解析を行なうための境界条件を設定し(ステップS3)、初期引張応力が付与されたタイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう(ステップS4)。
この後、コンピュータが、空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応するタイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、あるいは評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、タイヤモデルを路面モデル上で転動させたときにタイヤ周上を回転する評価対象要素の代表要素が受ける応力の時間履歴を、タイヤの変形解析の結果から応力情報として取り出す(ステップS5)。
この後、コンピュータが、取り出した応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価する(ステップS6)。
FIG. 1 is a diagram for explaining the flow of the simulation method of the present embodiment. Specifically, the computer creates a tire model composed of a finite element model that reproduces a pneumatic tire, and a road surface model that reproduces the road surface on which the pneumatic tire contacts the ground (step S1). The tire model includes a cord reinforcement layer model that reproduces a cord reinforcement layer including a cord material of a pneumatic tire. The computer applies initial tensile stress along at least a part of the cord reinforcement layer model of the tire model along the longitudinal direction of the cord material (step S2). Further, the computer sets boundary conditions for performing deformation analysis (step S3), and performs tire deformation analysis using the tire model to which the initial tensile stress is applied (step S4).
After that, the value of stress received by the evaluation target element of the tire model corresponding to the cord material for evaluating the durability of the pneumatic tire by the computer, the fluctuation on the tire circumference of the stress received by the evaluation target element, or the tire model The time history of the stress received by the representative element of the evaluation target element that rotates on the tire circumference when the wheel is rolled on the road surface model is extracted as stress information from the result of the tire deformation analysis (step S5).
Thereafter, the computer evaluates the durability of the cord material according to the magnitude of the extracted stress information (step S6).

このようなシミュレーション方法は、図2に示すシミュレーション装置10によって実現される。図2は、本実施形態のシミュレーション装置10の構成を説明するブロック構成図である。
シミュレーション装置10は、コンピュータで構成され、コンピュータ本体部12、プリンタ14、ディスプレイ16、及びマウス・キーボード18を備える。コンピュータ本体部12に、プリンタ14、ディスプレイ16、及びマウス・キーボード18が接続されている。コンピュータ本体部12は、RAM、ROM、及びハート゛ディスク等を含む記憶部20、CPU22、及び解析処理部24を備える。
解析処理部24は、モデル作成部26、初期応力付与部28、変形解析部30、情報取得部32、及び評価部34を備える。モデル作成部26、初期応力付与部28、変形解析部30、情報取得部32、及び評価部34は、記憶部20に記憶されたプログラムを呼び出してCPU22でプログラムを実行することにより形成されるモジュールである。すなわち、解析処理部24は、解析処理部24の実質的な動作をCPU22が司るソフトウェアモジュールである。
Such a simulation method is realized by the simulation apparatus 10 shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the simulation apparatus 10 according to the present embodiment.
The simulation apparatus 10 is configured by a computer, and includes a computer main body 12, a printer 14, a display 16, and a mouse / keyboard 18. A printer 14, a display 16, and a mouse / keyboard 18 are connected to the computer main body 12. The computer main body 12 includes a storage unit 20 including a RAM, a ROM, a heart disk, and the like, a CPU 22, and an analysis processing unit 24.
The analysis processing unit 24 includes a model creation unit 26, an initial stress application unit 28, a deformation analysis unit 30, an information acquisition unit 32, and an evaluation unit 34. The model creation unit 26, the initial stress application unit 28, the deformation analysis unit 30, the information acquisition unit 32, and the evaluation unit 34 are modules formed by calling a program stored in the storage unit 20 and executing the program by the CPU 22. It is. That is, the analysis processing unit 24 is a software module in which the CPU 22 controls the substantial operation of the analysis processing unit 24.

モデル作成部26は、図1に示すステップS1を実行する部分で、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成する。
初期応力付与部28は、ステップS2を実行する部分で、空気入りタイヤのコード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルの少なくとも一部分の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する。
変形解析部30は、ステップS4を実行する部分で、初期引張応力の付与されたタイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう。
情報取得部32は、ステップS5を実行する部分で、空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応するタイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の情報を、タイヤの変形解析の結果から取り出し取得する。
評価部34は、ステップS6を実行する部分で、情報取得部32で取り出した応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価する。
The model creation unit 26 executes step S1 shown in FIG. 1 and creates a tire model composed of a finite element model reproducing a pneumatic tire and a road surface model reproducing a road surface on which the pneumatic tire contacts.
The initial stress applying unit 28 is a part that executes step S2, and is an initial tensile stress along the longitudinal direction of the cord material on at least a part of the cord reinforcing layer model that reproduces the cord reinforcing layer including the cord material of the pneumatic tire. Is granted.
The deformation analysis unit 30 performs the tire deformation analysis using the tire model to which the initial tensile stress is applied in the portion that executes Step S4.
The information acquisition unit 32 executes step S5, and extracts and acquires information on stress received by the evaluation target element of the tire model corresponding to the cord material for evaluating the durability of the pneumatic tire from the result of the tire deformation analysis. To do.
The evaluation unit 34 executes step S6 and evaluates the durability of the cord material based on the magnitude of the stress information extracted by the information acquisition unit 32.

このように、本実施形態のシミュレーション方法及び装置では、コード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルの少なくとも一部の要素に初期引張応力を与えて変形解析を行なって得られるコード補強層モデルの応力情報の大きさにより、コード材の耐久性を評価するので、後述するように、従来に比べて実際のタイヤの耐久性の結果に近い耐久性の評価を得ることができる。従来のシミュレーション方法では、コード補強層モデルに働く歪は、コード材に実際には生じない圧縮歪が算出される場合があることから、コード材の耐久性の評価が十分にできなかった。
以下、より具体的に、コード材の耐久性を評価する空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置10の作用を詳細に説明する。
As described above, in the simulation method and apparatus according to the present embodiment, the cord obtained by applying the initial tensile stress to at least some elements of the cord reinforcing layer model reproducing the cord reinforcing layer including the cord material and performing the deformation analysis. Since the durability of the cord material is evaluated based on the magnitude of the stress information of the reinforcing layer model, as will be described later, an evaluation of durability closer to the actual tire durability result can be obtained as compared with the conventional case. In the conventional simulation method, since the compressive strain that does not actually occur in the cord material may be calculated as the strain acting on the cord reinforcing layer model, the durability of the cord material cannot be sufficiently evaluated.
Hereinafter, the operation of the pneumatic tire simulation method and the simulation apparatus 10 for evaluating the durability of the cord material will be described in detail.

まず、モデル作成部26は、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成する(ステップS1)。図3は、本実施形態で作成されるタイヤモデルTの断面図の一例を示す図である。図4は、本実施形態で作成されるタイヤモデルT及び路面モデルRの一例の斜視図である。タイヤモデルTは、解析しようとする空気入りタイヤ(実在するか否かは問わない。)のモデルを有限個かつ小さな要素で分割したモデルである。タイヤモデルTは、三次元モデルあるいは、二次元軸対称モデルであってもよい。二次元軸対称モデルは、二次元の断面形状が、タイヤ周方向に転写され、同一の断面形状がタイヤ周方向に連続するようにモデル化されたものである。
三次元モデルの場合、各要素として、例えば、ゴム部材を再現するための4〜6面体ソリッド要素、コード材を含むコード補強層を再現するための膜要素、シェル要素などが用いられる。二次元軸対称モデルの場合、各要素として、例えばゴム部材を再現するための三角形あるいは四角形のソリッド要素、コード材を含むコード補強層を再現するための膜要素、シェル要素などが用いられる。コード補強層モデルは、コード補強層を再現するための膜要素、シェル要素によって表される。
First, the model creation unit 26 creates a tire model composed of a finite element model that reproduces a pneumatic tire and a road surface model that reproduces a road surface on which the pneumatic tire contacts the ground (step S1). FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional view of the tire model T created in the present embodiment. FIG. 4 is a perspective view of an example of the tire model T and the road surface model R created in the present embodiment. The tire model T is a model obtained by dividing a model of a pneumatic tire to be analyzed (whether or not it actually exists) by a finite number of small elements. The tire model T may be a three-dimensional model or a two-dimensional axisymmetric model. The two-dimensional axisymmetric model is a model in which a two-dimensional cross-sectional shape is transferred in the tire circumferential direction and the same cross-sectional shape is continuous in the tire circumferential direction.
In the case of the three-dimensional model, for example, a tetrahedral to hexahedral solid element for reproducing a rubber member, a membrane element for reproducing a cord reinforcing layer including a cord material, a shell element, and the like are used as each element. In the case of the two-dimensional axisymmetric model, for example, a triangular or quadrilateral solid element for reproducing a rubber member, a membrane element for reproducing a cord reinforcing layer including a cord material, a shell element, or the like is used as each element. The cord reinforcing layer model is represented by a membrane element and a shell element for reproducing the cord reinforcing layer.

図3に示すタイヤモデルTは、ベルト層を再現したベルト層モデル40、トレッドゴム部材を再現したトレッドゴムモデル41、ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられたベルトカバー層を再現したベルトカバー層モデル42、カーカスプライを再現したカーカスモデル44等を含む。   The tire model T shown in FIG. 3 includes a belt layer model 40 that reproduces the belt layer, a tread rubber model 41 that reproduces the tread rubber member, and a belt cover layer that reproduces the belt cover layer provided outside the belt layer in the tire radial direction. A model 42, a carcass model 44 reproducing a carcass ply, and the like are included.

タイヤモデルTの各要素は、変形計算が可能かつコンピュータ装置10にて演算可能な数値データからなり、各要素の節点の番号、節点の位置座標、要素形状及び材料定数等が設定され、コンピュータ10に入力され、記憶部20に記憶される。
路面モデルR(図4参照)は、例えば剛体モデルである。
Each element of the tire model T is composed of numerical data that can be deformed and calculated by the computer device 10, and the node number, node position coordinate, element shape, material constant, and the like of each element are set. And stored in the storage unit 20.
The road surface model R (see FIG. 4) is, for example, a rigid body model.

初期応力付与部28は、空気入りタイヤのコード補強層を再現したコード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する(ステップS2)。なお、タイヤ製造工程中の加硫工程において、加硫金型から加硫直後のタイヤを取り出してタイヤの冷却処理を行なうが、このとき、ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられる有機繊維コード材を用いたベルトカバー層は熱収縮し、ベルトカバー層に引張応力が生じる。また、タイヤ製造工程中の成形工程において、成形した生タイヤの周長を拡張して、ベルト層に張力を与えるため、生タイヤから作製されたタイヤ中のスチールコード材を有するベルト層には、引張応力が残留する。
したがって、タイヤ中のコード材には、引張応力が発生している。このため、本実施形態は、コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する。
The initial stress applying unit 28 applies initial tensile stress along the longitudinal direction of the cord material to at least some elements of the cord reinforcing layer model that reproduces the cord reinforcing layer of the pneumatic tire (step S2). In the vulcanization process in the tire manufacturing process, the tire immediately after vulcanization is taken out of the vulcanization mold and the tire is cooled. At this time, the organic fiber cord material provided on the outer side in the tire radial direction of the belt layer The belt cover layer using the heat shrinks, and tensile stress is generated in the belt cover layer. Further, in the molding process during the tire manufacturing process, in order to extend the circumference of the molded raw tire and give tension to the belt layer, the belt layer having the steel cord material in the tire produced from the raw tire, Tensile stress remains.
Therefore, tensile stress is generated in the cord material in the tire. For this reason, in the present embodiment, an initial tensile stress is applied to at least some elements of the cord reinforcing layer model along the longitudinal direction of the cord material.

初期引張応力は、例えば、空気入りタイヤのバネ特性に合うように設定されることが好ましい。具体的には、タイヤを路面に荷重を掛けて接地したときのタイヤのバネ特性(路面垂直方向の変位に対する負荷荷重の変化を表す縦バネ、タイヤ幅方向の変位に対するタイヤの横力の変化を表す横バネ、タイヤ周方向の変位に対するタイヤの前後力の変化を表す前後バネ)に、タイヤモデルTのバネ特性が一致するように、作成したタイヤモデルTと路面モデルRを用いて、コード補強層モデルに付与する初期引張応力を種々変更しながら、タイヤのバネ特性を算出するための変形解析を行なう。これにより、実際のタイヤのバネ特性を再現するような、コード材に付与する初期引張応力を探索することができ、初期引張応力を求めることができる。   The initial tensile stress is preferably set so as to match the spring characteristics of the pneumatic tire, for example. Specifically, the tire spring characteristics when the tire is grounded with a load applied to the road surface (longitudinal spring representing the change in load load with respect to the displacement in the vertical direction of the road surface, the change in the lateral force of the tire with respect to the displacement in the tire width direction) Cord reinforcement using the tire model T and the road surface model R so that the spring characteristics of the tire model T coincide with the lateral spring that represents the change in the longitudinal force of the tire with respect to the displacement in the tire circumferential direction). Deformation analysis is performed to calculate the spring characteristics of the tire while variously changing the initial tensile stress applied to the layer model. Thereby, it is possible to search for an initial tensile stress to be applied to the cord material that reproduces the actual spring characteristics of the tire, and to obtain the initial tensile stress.

また、初期引張応力は、空気入りタイヤの製造工程中の加硫工程後のタイヤの冷却処理を再現したタイヤモデルの熱伝導解析を、タイヤモデルを用いて行なうことにより算出することもできる。例えば、熱伝導解析により、コード材の冷却処理時の熱収縮に起因するコード材の引張応力を算出することができる。この場合、タイヤモデルTに熱伝導率、熱膨張係数、熱収縮率の材料特性を与えて、熱伝導解析を行なうとよい。本実施形態では、実際のタイヤに合うように、初期引張応力をタイヤモデルTに付与して変形解析を行なうことで、実際のタイヤにおけるコード材の耐久性を評価することができる。   The initial tensile stress can also be calculated by performing a heat conduction analysis of a tire model that reproduces the tire cooling process after the vulcanization process in the manufacturing process of the pneumatic tire using the tire model. For example, the tensile stress of the cord material due to the thermal contraction during the cooling process of the cord material can be calculated by thermal conduction analysis. In this case, it is preferable to perform a heat conduction analysis by giving the tire model T material characteristics such as a thermal conductivity, a thermal expansion coefficient, and a thermal contraction rate. In the present embodiment, the durability of the cord material in the actual tire can be evaluated by applying the initial tensile stress to the tire model T and performing the deformation analysis so as to match the actual tire.

変形解析部30は、変形解析を行なうための境界条件を設定した(ステップS3)後、変形解析を行なう(ステップS4)。
変形解析は、内圧充填によるタイヤの変形解析、タイヤを路面に接地させる変形解析、あるいは、タイヤを路面上で転動させる動的な変形解析を含む。設定される境界条件としては、タイヤモデルTの変形計算を行うのに必要な各種の条件を含む。境界条件は、例えば、内圧充填によるタイヤの変形解析を行なう場合、タイヤモデルTの内圧条件、リム条件を含む。また、タイヤを路面に接地させる静的な接地解析の変形解析を行う場合、タイヤモデルTの内圧条件、リム条件、負荷荷重条件、キャンバー角などを含む。また、境界条件は、タイヤを路面上で転動させる動的な転動解析を行なう場合、上記条件に加えて、タイヤモデルTのスリップ角、タイヤの回転速度及び/又はタイヤモデルTと路面モデルRとの間の摩擦係数などを含む。これらの条件は、記憶部20に予め記憶されており、変形解析部30が呼び出すことにより取得してもよいし、マウス・キーボード18等の入力操作系を用いたオペレータの入力により変形解析部30が取得してもよい。
The deformation analysis unit 30 sets a boundary condition for performing deformation analysis (step S3), and then performs deformation analysis (step S4).
The deformation analysis includes a deformation analysis of the tire by internal pressure filling, a deformation analysis in which the tire contacts the road surface, or a dynamic deformation analysis in which the tire rolls on the road surface. The boundary conditions to be set include various conditions necessary for performing deformation calculation of the tire model T. The boundary conditions include, for example, an internal pressure condition and a rim condition of the tire model T when performing tire deformation analysis by internal pressure filling. In addition, when performing deformation analysis of static contact analysis in which the tire contacts the road surface, the tire model T includes internal pressure conditions, rim conditions, load load conditions, camber angles, and the like. In addition to the above conditions, the boundary conditions include the slip angle of the tire model T, the rotational speed of the tire, and / or the tire model T and the road surface model when performing dynamic rolling analysis in which the tire rolls on the road surface. The coefficient of friction with R is included. These conditions are stored in advance in the storage unit 20, and may be acquired by calling the deformation analysis unit 30. Alternatively, the deformation analysis unit 30 may be input by an operator using an input operation system such as the mouse / keyboard 18. May get.

例えば、内圧充填による変形解析では、タイヤモデルTの各要素の形状及び材料特性(例えば各種弾性定数)などをもとに作成した要素毎の剛性マトリックスを組み合わせて、タイヤモデルTを表現した全体マトリックスが作成される。そして、タイヤモデルTのタイヤ空洞領域に面するタイヤ内側表面の各節点に一定の圧力を負荷する。これによりタイヤモデルTの変形を生じさせる。このとき、タイヤモデルTのコード補強層モデルには、応力及び歪みが作用している。
また、例えば、変形解析が、タイヤモデルTを路面モデルRに接地させる接地解析の場合、タイヤモデルTの各要素の形状及び材料特性(例えば弾性率)などをもとに作成した要素毎の剛性マトリックスを組み合わせて、タイヤモデルTを表現した全体マトリックスが作成される。そして、変形解析しようとする条件に合わせて全体マトリックスが作成され、タイヤモデルTが路面モデルRに接触するように、タイヤモデルTを路面モデルRに徐々に接近させて逐次計算することにより、変形解析が行われる。このとき、タイヤモデルTのコード補強層モデルには、応力及び歪みが作用している。
また、変形解析が、タイヤモデルTを路面モデルR上で転動させる転動解析の場合、タイヤモデルTの各要素の形状及び材料特性(例えば密度、弾性率、場合によっては減衰係数)などをもとに作成した要素毎の質量マトリックス及び剛性マトリックス、場合によっては減衰マトリックスを組み合わせて、タイヤモデルTを表現した全体マトリックスが作成される。そして、変形解析しようとする条件に合わせて全体マトリックスを用いた運動方程式が作成され、この運動方程式を微小な時間増分Δtの刻みで逐次計算することにより、変形解析が行われる。このとき、タイヤモデルTのコード補強層モデルには、応力及び歪みが作用している。
このようにして得られる変形解析の結果(応力、歪み等の算出結果)は、記憶部20に記憶される。
For example, in the deformation analysis by internal pressure filling, the entire matrix expressing the tire model T by combining the stiffness matrix for each element created based on the shape and material characteristics (for example, various elastic constants) of each element of the tire model T Is created. Then, a constant pressure is applied to each node on the tire inner surface facing the tire cavity region of the tire model T. This causes deformation of the tire model T. At this time, stress and strain act on the cord reinforcement layer model of the tire model T.
Further, for example, when the deformation analysis is a ground contact analysis in which the tire model T contacts the road surface model R, the rigidity of each element created based on the shape and material characteristics (for example, elastic modulus) of each element of the tire model T An overall matrix expressing the tire model T is created by combining the matrices. Then, an overall matrix is created in accordance with the conditions to be analyzed for deformation, and the tire model T is gradually approximated to the road surface model R so that the tire model T contacts the road surface model R. Analysis is performed. At this time, stress and strain act on the cord reinforcement layer model of the tire model T.
Further, when the deformation analysis is a rolling analysis in which the tire model T rolls on the road surface model R, the shape and material characteristics (for example, density, elastic modulus, and in some cases, a damping coefficient) of each element of the tire model T An overall matrix representing the tire model T is created by combining the mass matrix and the stiffness matrix created for each element, and in some cases a damping matrix. Then, an equation of motion using the entire matrix is created in accordance with the condition for the deformation analysis, and the deformation analysis is performed by sequentially calculating this equation of motion in increments of a minute time increment Δt. At this time, stress and strain act on the cord reinforcement layer model of the tire model T.
The deformation analysis results (calculation results of stress, strain, etc.) obtained in this way are stored in the storage unit 20.

情報取得部32は、タイヤの耐久性を評価するコード材に対応するタイヤモデルTの評価対象要素に関する応力情報を上述した変形解析の結果から取得する(ステップS5)。評価対象要素は、オペレータにより、マウス・キーボード18等の入力操作系によって予め入力されて設定されている。例えば、図3に示すタイヤモデルTの断面形状において、ベルト層を再現したベルトモデル40のタイヤ径方向外側であって、トレッドゴムを再現したトレッドゴムモデル41のタイヤ径方向内側に位置するベルトカバー層を再現したベルトカバー層モデル42のタイヤ幅方向の端部近傍の要素、ベルトモデル40のタイヤ幅方向の端部近傍の要素等が選択される。選択される評価対象要素は、初期応力付与部28で初期引張応力が付与されたコード補強層モデルの要素に限定されず、初期応力付与部28で初期引張応力が付与されなかったコード補強層モデルの要素であってもよい。   The information acquisition unit 32 acquires stress information on the evaluation target element of the tire model T corresponding to the cord material for evaluating the durability of the tire from the result of the deformation analysis described above (step S5). The evaluation target element is input and set in advance by an operator through an input operation system such as the mouse / keyboard 18. For example, in the cross-sectional shape of the tire model T shown in FIG. 3, the belt cover is located on the outer side in the tire radial direction of the belt model 40 reproducing the belt layer and on the inner side in the tire radial direction of the tread rubber model 41 reproducing the tread rubber. An element near the end in the tire width direction of the belt cover layer model 42 reproducing the layer, an element near the end in the tire width direction of the belt model 40, and the like are selected. The selected evaluation target element is not limited to the element of the cord reinforcing layer model to which the initial tensile stress is applied by the initial stress applying unit 28, and the cord reinforcing layer model to which the initial tensile stress is not applied by the initial stress applying unit 28 May be an element.

具体的には、上記応力情報は、例えば変形解析が内圧充填によるタイヤの変形解析である場合、選択された評価対象要素(コード補強層モデル)が受ける応力の値を含む。また、変形解析が、タイヤモデルTを路面モデルRに接地させる接地解析である場合、上記応力情報は、選択された評価対象要素(コード補強層モデル)が受ける応力のタイヤ周上の変動を含む。また、変形解析がタイヤモデルTを路面モデルR上で転動させる転動解析である場合、上記応力情報は、タイヤモデルTを路面モデルR上で転動させたときにタイヤ周上を回転する評価対象要素の代表要素(タイヤプロファイル断面上の同じ位置にある複数の要素のうち、タイヤ周方向の異なる位置にあるタイヤ周上の1つの要素)が受ける応力の時間履歴を含む。   Specifically, the stress information includes, for example, the value of stress received by the selected evaluation target element (code reinforcement layer model) when the deformation analysis is a deformation analysis of a tire by internal pressure filling. Further, when the deformation analysis is a ground contact analysis in which the tire model T is brought into contact with the road surface model R, the stress information includes a variation on the tire circumference of a stress received by the selected evaluation target element (code reinforcement layer model). . When the deformation analysis is a rolling analysis in which the tire model T is rolled on the road surface model R, the stress information rotates on the tire circumference when the tire model T is rolled on the road surface model R. It includes a time history of stress received by a representative element (one element on the tire circumference at a different position in the tire circumferential direction among a plurality of elements at the same position on the tire profile cross section) of the evaluation target element.

このような応力情報は、記憶部20に記憶された変形解析の結果の中から、選択された評価対象要素の情報の中の応力の情報を取り出してまとめることにより得られる。
図5は、変形解析が接地解析である場合の、応力情報の一例を示す図である。図5は、ベルトカバー層のタイヤ幅方向の端部における評価対象要素の応力のタイヤ周上の変動を示す。この応力は、ベルトカバー層のコード材長手方向の引っ張り応力である。
図6は、変形解析がタイヤモデルTを路面モデルRに荷重を掛けて接地する接地解析である場合の、応力情報の他の例を示す図である。図6は、ベルト層のタイヤ幅方向の端部における評価対象要素の応力のタイヤ周上の変動である。この応力は、ベルト層のコード材長手方向の引っ張り応力である。
このように、本実施形態では、変形解析が接地解析である場合、タイヤ接地面内の中心の周方向位置を180度としてタイヤ周上の各位置の応力の変動を得ることができる。このとき、情報取得部32は、少なくともコード材長手方向における応力情報を取得することが好ましい。これにより、後述するように、実際のコード材の耐久性の評価結果に近いシミュレーション結果を得ることができる。
Such stress information is obtained by extracting and collecting information on the stress in the information on the selected evaluation target element from the result of the deformation analysis stored in the storage unit 20.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of stress information when the deformation analysis is a grounding analysis. FIG. 5 shows the variation on the tire circumference of the stress of the evaluation target element at the end of the belt cover layer in the tire width direction. This stress is a tensile stress in the longitudinal direction of the cord material of the belt cover layer.
FIG. 6 is a diagram illustrating another example of stress information when the deformation analysis is a grounding analysis in which the tire model T is grounded by applying a load to the road surface model R. FIG. 6 shows the variation on the tire circumference of the stress of the evaluation target element at the end of the belt layer in the tire width direction. This stress is a tensile stress in the longitudinal direction of the cord material of the belt layer.
As described above, in the present embodiment, when the deformation analysis is a ground contact analysis, it is possible to obtain a variation in stress at each position on the tire circumference with the circumferential position of the center in the tire ground contact surface being 180 degrees. At this time, it is preferable that the information acquisition unit 32 acquires stress information at least in the longitudinal direction of the cord material. Thereby, as will be described later, a simulation result close to the actual evaluation result of the durability of the cord material can be obtained.

評価部34は、応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価する(ステップS6)。コード材の耐久性を評価する際、評価部34は、一例として、応力の変動あるいは応力の時間履歴における最大応力を用いてコード材の耐久性を評価することが好ましい。この場合、最大応力とコード材の有する破断強度とを比較することにより、耐久性を評価することができる。また、評価部34は、応力の変動あるいは応力の時間履歴における最大応力と最小応力の差分を用いてコード材の耐久性を評価することも好ましい。この場合、コード材の発熱による故障を評価することができる。図5,6に示すD1,D2は、最大応力と最小応力の差分を示している。
本実施形態のコード材の耐久性の評価とは、定めた評価対象要素に対応するコード材の対応部分が破断しそうか、否かを判断すること、あるいは、定めた評価対象要素に対応するコード材の対応部分がタイヤ周上のどの位置で最も破断し易いかといった場所を特定することを含み、また、評価対象要素を複数選択した場合は、評価対象要素の中から最もコード材の破断の危険性が高くなる要素の位置する場所を特定することも含む。
The evaluation unit 34 evaluates the durability of the cord material based on the magnitude of the stress information (step S6). When evaluating the durability of the cord material, for example, the evaluation unit 34 preferably evaluates the durability of the cord material using the maximum stress in the stress fluctuation or the stress time history. In this case, the durability can be evaluated by comparing the maximum stress with the breaking strength of the cord material. It is also preferable that the evaluation unit 34 evaluates the durability of the cord material using the difference between the maximum stress and the minimum stress in the stress fluctuation or the time history of the stress. In this case, a failure due to heat generation of the cord material can be evaluated. D1 and D2 shown in FIGS. 5 and 6 indicate the difference between the maximum stress and the minimum stress.
The evaluation of the durability of the cord material of the present embodiment is to determine whether or not the corresponding portion of the cord material corresponding to the defined evaluation target element is likely to break, or the code corresponding to the defined evaluation target element This includes identifying the location where the corresponding part of the material is most likely to break on the tire circumference, and if multiple evaluation target elements are selected, the cord material breaks most among the evaluation target elements. It also includes identifying the location of elements that are at increased risk.

このように、本実施形態において、コード材の耐久性を変形解析で得られた応力情報の大きさで評価するのは以下の理由による。
タイヤには、タイヤ製造過程の影響を受けて、空気充填前の状態においてコード材に初期引張応力がすでに作用している。これに伴って、コード材及びコード材周囲のゴム材料には、歪(初期歪み)が生じている。このため、タイヤモデルを用いてコード材の耐久性を評価しようとする場合、初期引張応力及び初期歪を付与した状態から、内圧充填、接地変形解析等を行なわなければいけない。しかし、初期引張応力と初期歪とが互いに釣り合うように初期歪と初期引張応力を定めることは難しい。このため、本実施形態では、タイヤモデルTに、初期歪を付与せず、初期引張応力を付与して内圧充填等の変形解析を行なうことにより、初期引張応力に、変形解析により生じた引張応力が加算されて、実際のコード材の耐久性の評価に合致するコード材に関する応力情報を取得することができる。この場合、初期歪は付与されないので、力学的に釣り合っていないが、変形解析で算出される応力には、初期応力に変形解析により生じた応力が加算されるので、変形解析で算出される応力は、実際のコード材に作用する応力に近い。
従来のように、コード材を歪の大きさでコード材の耐久性を評価する場合、コード材に実際引張応力が作用している場合でも、歪は圧縮を示す場合がある。図7(a),(b)は、ベルトカバー層のコード補強層モデルのコード材長手方向の歪と引張応力の分布の一例を示す図である。この例は、タイヤモデルTのコード補強層モデルに初期引張応力を付加して内圧充填の変形解析を行なった結果である。図7(b)に示すようにコード補強層モデルに引張応力が作用している部分であっても、図7(a)に示すように、歪が圧縮になっている部分がある。このような場合、歪によってコード材の耐久性を適切に評価することは難しい。このため、本実施形態では、コード補強層モデルの応力情報の大きさにより、コード材の耐久性を評価する。
As described above, in the present embodiment, the durability of the cord material is evaluated by the magnitude of the stress information obtained by the deformation analysis for the following reason.
Under the influence of the tire manufacturing process, an initial tensile stress has already been applied to the cord material in the state before air filling. Along with this, strain (initial strain) is generated in the cord material and the rubber material around the cord material. For this reason, when it is going to evaluate durability of a cord material using a tire model, internal pressure filling, ground deformation analysis, etc. must be performed from the state where initial tensile stress and initial strain were given. However, it is difficult to determine the initial strain and the initial tensile stress so that the initial tensile stress and the initial strain are balanced with each other. For this reason, in this embodiment, the initial stress is not applied to the tire model T, but the initial tensile stress is applied and the deformation analysis such as the internal pressure filling is performed, whereby the tensile stress generated by the deformation analysis is added to the initial tensile stress. Is added, and stress information regarding the cord material that matches the actual durability evaluation of the cord material can be acquired. In this case, the initial strain is not applied, so it is not balanced mechanically, but the stress calculated by the deformation analysis is added to the stress calculated by the deformation analysis because the stress generated by the deformation analysis is added to the initial stress. Is close to the stress acting on the actual cord material.
As in the prior art, when evaluating the durability of the cord material by the magnitude of the strain of the cord material, the strain may indicate compression even when an actual tensile stress is acting on the cord material. FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of strain and tensile stress distribution in the cord material longitudinal direction of the cord reinforcing layer model of the belt cover layer. In this example, the initial tensile stress is applied to the cord reinforcing layer model of the tire model T and the deformation analysis of the internal pressure filling is performed. Even if the tensile stress is applied to the cord reinforcing layer model as shown in FIG. 7B, there is a portion where the strain is compressed as shown in FIG. 7A. In such a case, it is difficult to appropriately evaluate the durability of the cord material due to strain. For this reason, in this embodiment, the durability of the cord material is evaluated based on the magnitude of the stress information of the cord reinforcing layer model.

このように、本実施形態では、タイヤモデルTに初期引張応力を付与して変形解析を行い、この解析結果から、コード補強層モデルの応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価することにより、従来に比べて実際のタイヤの耐久性の結果に近い評価を得ることができる。このとき、応力情報は、少なくともコード材長手方向における応力の情報であるので、コード材の破断やコード材の発熱による耐久性の劣化を精度よく評価することができる。   As described above, in this embodiment, deformation analysis is performed by applying an initial tensile stress to the tire model T, and the durability of the cord material is evaluated based on the magnitude of the stress information of the cord reinforcing layer model based on the analysis result. As a result, an evaluation closer to the actual result of the durability of the tire can be obtained as compared with the conventional case. At this time, since the stress information is at least stress information in the longitudinal direction of the cord material, it is possible to accurately evaluate the deterioration of durability due to the fracture of the cord material or the heat generation of the cord material.

(実験例)
本実施形態の効果を確認するために、タイヤプロファイル形状が異なる2種類のタイヤA,Bを再現した2つのタイヤモデルを作成した。タイヤモデルのベルト層モデル及びベルトカバー層モデルに、予め定めた初期引張応力を付与して、タイヤモデルに内圧充填の変形解析を施した。この後、このタイヤモデルを路面モデルに接地させる変形解析を行ない、ベルト層のコード材の耐久性を、ベルト層モデルの応力情報の大きさで評価した(実施例)。
一方、上記2つのタイヤモデルのベルト層モデル及びベルトカバー層モデルに初期引張応力を付与することなく、タイヤモデルに内圧充填の変形解析を施した。この後、このタイヤモデルを路面モデルに接地させる変形解析を行ない、ベルト補強層のコード材の耐久性を、ベルト層モデルに作用する歪の大きさで評価した(従来例)。
タイヤモデルそれぞれは、節点500点、要素800個の図4に示すような三次元モデルとし、路面モデルは剛体モデルとした。上記変形解析の結果から、ベルト層モデルのタイヤ幅方向の端部に作用する応力情報と歪の情報を取得した。この応力情報及び歪の情報は、タイヤ周上の変動の情報である。コード材の耐久性の評価は、取り出した応力及び歪のタイヤ周上の変動のうちの最大値と最小値の差分で行なった。下記表は、タイヤBに関する上記差分(歪の差分及び応力の差分)を、タイヤAを基準(指数100)として指数で表している。指数が高いほど差分が大きいことを表す。
一方、タイヤA,Bに関して5000km走行後ベルト層のタイヤ幅方向の端部のベルトコード材を取り出して、ベルトコード材の破断強度を測定した。タイヤAの破断強度の逆数を基準(指数100)として、タイヤBの破断強度の逆数を指数で表し、コード材の耐久性の評価とした。指数が高いほど、耐久性が低いことを表す。
(Experimental example)
In order to confirm the effect of this embodiment, two tire models were created that reproduced two types of tires A and B having different tire profile shapes. A predetermined initial tensile stress was applied to the belt layer model and the belt cover layer model of the tire model, and the tire model was subjected to internal pressure filling deformation analysis. Thereafter, a deformation analysis in which the tire model is brought into contact with the road surface model was performed, and the durability of the cord material of the belt layer was evaluated based on the magnitude of the stress information of the belt layer model (Example).
On the other hand, the tire model was subjected to internal pressure filling deformation analysis without applying initial tensile stress to the belt layer model and belt cover layer model of the two tire models. Thereafter, a deformation analysis was performed in which the tire model was brought into contact with the road surface model, and the durability of the cord material of the belt reinforcement layer was evaluated based on the magnitude of strain acting on the belt layer model (conventional example).
Each tire model was a three-dimensional model as shown in FIG. 4 with 500 nodes and 800 elements, and the road surface model was a rigid model. From the result of the deformation analysis, stress information and strain information acting on the end of the belt layer model in the tire width direction were obtained. The stress information and the strain information are information on fluctuations on the tire circumference. Evaluation of the durability of the cord material was performed by the difference between the maximum value and the minimum value among the fluctuations of the extracted stress and strain on the tire circumference. The following table expresses the difference (the difference in strain and the difference in stress) regarding the tire B as an index with the tire A as a reference (index 100). The higher the index, the greater the difference.
On the other hand, for the tires A and B, the belt cord material at the end in the tire width direction of the belt layer after running for 5000 km was taken out, and the breaking strength of the belt cord material was measured. The reciprocal of the breaking strength of the tire A was used as a reference (index 100), and the reciprocal of the breaking strength of the tire B was represented by an index to evaluate the durability of the cord material. The higher the index, the lower the durability.

Figure 2016024588
Figure 2016024588

上記表より、タイヤBの応力の差分の指数は、歪の差分の指数に比べて、タイヤBのコード材の耐久性とよく一致していることがわかる。これより、本実施形態の効果は明らかである。   From the above table, it can be seen that the index of the difference in the stress of the tire B matches the durability of the cord material of the tire B better than the index of the difference in the strain. From this, the effect of this embodiment is clear.

以上、本発明の空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   The pneumatic tire simulation method and simulation apparatus according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course it is also good.

10 シミュレーション装置
12 コンピュータ本体部
14 プリンタ
16 ディスプレイ
18 マウス・キーボード
20 記憶部
22 CPU
24 解析処理部
26 モデル作成部
28 初期応力付与部
30 変形解析部
32 情報取得部
34 評価部
40 ベルト層モデル
41 トレッドゴムモデル
42 ベルトカバー層モデル
44 カーカスモデル

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Simulation apparatus 12 Computer main body part 14 Printer 16 Display 18 Mouse keyboard 20 Memory | storage part 22 CPU
24 analysis processing unit 26 model creation unit 28 initial stress applying unit 30 deformation analysis unit 32 information acquisition unit 34 evaluation unit 40 belt layer model 41 tread rubber model 42 belt cover layer model 44 carcass model

Claims (7)

コンピュータを用いて空気入りタイヤのシミュレーションを行う方法であって、
コンピュータが、空気入りタイヤのコード補強層を再現したコード補強層モデルを含み、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成するステップと、
前記コード補強層モデの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与して、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なうステップと、
前記コンピュータが、空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面モデル上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表要素が受ける応力の時間履歴を、前記変形解析の結果から応力情報として取り出すステップと、
前記コンピュータが、前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価するステップと、を有することを特徴とする空気入りタイヤのシミュレーション方法。
A method of simulating a pneumatic tire using a computer,
The computer includes a cord reinforcement layer model that reproduces the cord reinforcement layer of a pneumatic tire, creates a tire model that consists of a finite element model that reproduces the pneumatic tire, and a road surface model that reproduces the road surface on which the pneumatic tire contacts the ground And steps to
Applying an initial tensile stress along the longitudinal direction of the cord material to at least some elements of the cord reinforcing layer model, and performing a deformation analysis of the tire using the tire model;
The stress value received by the evaluation target element of the tire model corresponding to the cord material for evaluating the durability of the pneumatic tire by the computer, the fluctuation on the tire circumference of the stress received by the evaluation target element, or the tire model A time history of stress received by the representative element of the evaluation target element rotating on the tire circumference when rolling on the road surface model, as a stress information from the result of the deformation analysis,
And a step of evaluating the durability of the cord material according to the magnitude of the stress information.
前記応力情報は、少なくとも前記コード材長手方向における応力の情報である、請求項1に記載の空気入りタイヤのシミュレーション方法。   The pneumatic tire simulation method according to claim 1, wherein the stress information is at least stress information in a longitudinal direction of the cord material. 前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力を用いて前記コード材の耐久性を評価する、請求項1または2に記載の空気入りタイヤのシミュレーション方法。   3. The pneumatic tire according to claim 1, wherein in the step of evaluating the durability, the computer evaluates the durability of the cord material by using the maximum stress in the fluctuation of the stress or the time history of the stress. Simulation method. 前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力と最小応力の差分で前記コード材の耐久性を評価する、請求項1または2に記載の空気入りタイヤのシミュレーション方法。   3. The durability of the cord material according to claim 1, wherein in the step of evaluating the durability, the computer evaluates the durability of the cord material by a difference between the maximum stress and the minimum stress in the fluctuation of the stress or a time history of the stress. Pneumatic tire simulation method. 前記初期引張応力は、前記空気入りタイヤのバネ特性に合うように設定される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤのシミュレーション方法。   The pneumatic tire simulation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the initial tensile stress is set so as to match a spring characteristic of the pneumatic tire. 前記初期引張応力として、前記空気入りタイヤの製造工程中の加硫工程後の前記タイヤの冷却処理を再現した前記タイヤモデルの熱伝導解析を、前記タイヤモデルを用いて行なうことにより計算される、前記コード材の前記冷却処理時の熱収縮に起因する前記コード材の引張応力を用いる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤのシミュレーション方法。   The initial tensile stress is calculated by performing a heat conduction analysis of the tire model that reproduces the cooling process of the tire after the vulcanization step in the manufacturing process of the pneumatic tire, using the tire model, The pneumatic tire simulation method according to claim 1, wherein a tensile stress of the cord material resulting from thermal contraction during the cooling process of the cord material is used. 空気入りタイヤのシミュレーション装置であって、
空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなり、前記空気入りタイヤのコード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルを含むタイヤモデルと、前記空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルと、を作成するモデル作成部と、
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与して、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう変形解析部と、
空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表点が受ける応力の時間履歴を、前記タイヤの変形解析の結果から応力情報として取り出す情報取得部と、
前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価する評価部と、を有することを特徴とする空気入りタイヤのシミュレーション装置。
A pneumatic tire simulation device,
A tire model including a cord reinforcing layer model that reproduces a cord reinforcing layer including a cord material of the pneumatic tire, and a road surface that reproduces a road surface on which the pneumatic tire contacts the ground, comprising a finite element model reproducing a pneumatic tire A model creation unit for creating a model;
A deformation analysis unit that applies an initial tensile stress along the longitudinal direction of the cord material to at least some elements of the cord reinforcement layer model, and performs a deformation analysis of the tire using the tire model;
The value of stress received by the evaluation target element of the tire model corresponding to the cord material for evaluating the durability of the pneumatic tire, the fluctuation of the stress received by the evaluation target element on the tire circumference, or the tire model on the road surface A time history of stress received by a representative point of the evaluation target element that rotates on the tire circumference when rolling in, an information acquisition unit that extracts as stress information from the result of deformation analysis of the tire;
A pneumatic tire simulation apparatus, comprising: an evaluation unit that evaluates durability of the cord material according to the magnitude of the stress information.
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