JP2019038499A - Method and device for simulating tire, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤのシミュレーション方法、装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a tire simulation method, apparatus, and program.
近年、タイヤ周囲の流体（空気、水など）によるノイズ性能、排水性能などの性能を評価するために、タイヤ及び流体シミュレーションが提案されている。シミュレーション方法としては、コンピュータにおいてタイヤモデルを路面上で転動させ、タイヤモデルの物理量及びタイヤモデルの周囲の流体の物理量を計算し、物理量を用いて排水性能などの性能を評価する。関連する技術としては、特許文献１が開示されている。 In recent years, tire and fluid simulations have been proposed in order to evaluate performances such as noise performance and drainage performance due to fluid (air, water, etc.) around the tire. As a simulation method, a tire model is rolled on a road surface by a computer, a physical quantity of the tire model and a physical quantity of fluid around the tire model are calculated, and performance such as drainage performance is evaluated using the physical quantity. As a related technique, Patent Document 1 is disclosed.
特許文献１では、全てのシミュレーションを動的解析で行うわけではなく、静的解析と動的解析の両方を用いている。動的解析は、計算の収束性を有するというメリットがあるが、その反面計算コストが増大するというデメリットがある。全てのシミュレーションを動的解析で行うと、計算コストが莫大になってしまう。静的解析は、動的解析に比べて計算コストが少ない。そこで、静止状態のタイヤに荷重をかけて路面に接地させ、荷重によるタイヤの変形を算出するシミュレーションに、静的解析を用い、計算コストを低減させている。 In Patent Document 1, not all simulations are performed by dynamic analysis, but both static analysis and dynamic analysis are used. The dynamic analysis has a merit of having convergence of calculation, but has a demerit that calculation cost increases. If all simulations are performed by dynamic analysis, the calculation cost becomes enormous. Static analysis is less computationally expensive than dynamic analysis. Therefore, a static analysis is used in the simulation for calculating the deformation of the tire due to the load by applying a load to the tire in a stationary state and reducing the calculation cost.
静的解析は、上記の通り、動的解析に比べて計算コストが低いが、その反面、計算の収束性が悪く、計算が破綻する場合がある。ハイドロプレーニング性能など、タイヤトレッド部の溝やサイプが性能への影響を与える場合には、タイヤモデルに溝やサイプを設ける必要がある。 As described above, the static analysis has a lower calculation cost than the dynamic analysis, but on the other hand, the convergence of the calculation is poor and the calculation may fail. When the groove or sipe in the tire tread part affects the performance, such as hydroplaning performance, it is necessary to provide the tire model with a groove or sipe.
しかし、タイヤのトレッド（接地面）にサイプを有するタイヤモデルを用いた解析では、サイプの壁面同士が接触することにより、静的陰解法において解が収束せずに計算が終了しない場合が生じた。特許文献１は、Ｖ字状の溝をトレッドに有するタイヤモデルを用いているが、溝幅が小さくて潰れやすいサイプを用いたシミュレーションを想定しておらず、この問題は記載されていない。 However, in the analysis using a tire model with a sipe on the tire tread (landing surface), the sipe walls contact each other, and the calculation may not be completed because the solution does not converge in the static implicit method. . Patent Document 1 uses a tire model having a V-shaped groove on a tread, but does not assume a simulation using a sipe that has a small groove width and is easily crushed, and this problem is not described.
一方、静的解析の代わりに動的陽解法を用いた解析を実行すれば、サイプを有するタイヤであっても解が収束するが、その代わりに、計算コストが著しく増大してしまい、実用的ではない。 On the other hand, if the analysis using the dynamic explicit method is executed instead of the static analysis, the solution converges even for a tire having a sipe, but instead, the calculation cost increases remarkably. Absent.
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、接地面にサイプを有するタイヤについて、計算コストの増大及び計算破綻を回避し、解析精度を確保したタイヤのシミュレーション方法、装置及びプログラムを提供することである。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and the object of the present invention is to avoid an increase in calculation cost and a calculation failure for a tire having a sipe on the contact surface, and to ensure analysis accuracy. A simulation method, apparatus, and program are provided.
本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明のタイヤのシミュレーション方法は、
タイヤを複数の要素で表現したタイヤモデルであって、路面に接地する接地面に形成されたサイプと、前記サイプを形成する壁面に包囲されるサイプ空間に配置されるサイプ空間要素と、を有し、前記サイプ空間要素のヤング率は、前記接地面を形成する要素に設定されるヤング率の１／１０００以上且つ１／１００００以下に設定されると共に、前記サイプ空間要素のポアソン比が０±０．０１に設定されたタイヤモデルを記憶部に記憶するステップと、
前記サイプ空間要素と路面との接触を無視する条件、所定荷重、及び所定内圧を含む解析条件のもとで、前記タイヤモデルを路面モデルに静止状態で接触させ、荷重による変形後のタイヤモデルを静的陰解法により算出するステップと、
前記変形後のタイヤモデルから前記サイプ空間要素を削除するステップと、
前記所定荷重、前記所定内圧、及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、前記サイプ空間要素を削除したタイヤモデルを路面モデル上で転動させ、且つ転動するタイヤモデルの移動に応じてオイラー要素モデルを移動させる動的状態において、前記タイヤモデルの変形計算と前記オイラー要素モデル内の流体の挙動の計算を、動的陽解法により算出するステップと、
を含む。
That is, the tire simulation method of the present invention includes:
A tire model in which a tire is expressed by a plurality of elements, and includes a sipe formed on a ground surface that contacts a road surface, and a sipe space element disposed in a sipe space surrounded by a wall surface that forms the sipe. The Young's modulus of the sipe space element is set to 1/1000 or more and 1/10000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground plane, and the Poisson's ratio of the sipe space element is 0 ±. Storing the tire model set to 0.01 in the storage unit;
Under a condition that ignores contact between the sipe space element and the road surface, a predetermined load, and an analysis condition including a predetermined internal pressure, the tire model is brought into contact with the road surface model in a stationary state, and a tire model after deformation due to the load is obtained. Calculating by static implicit method;
Deleting the sipe space element from the tire model after deformation;
Under the analysis conditions including the predetermined load, the predetermined internal pressure, and the predetermined rotation speed, the tire model from which the sipe space element is deleted is rolled on the road surface model, and the rolling tire model is moved. In a dynamic state of moving the Euler element model, calculating the deformation of the tire model and calculating the behavior of the fluid in the Euler element model by a dynamic explicit method;
including.
このように、サイプを形成する壁面に包囲されるサイプ空間にサイプ空間要素を配置し、サイプ空間要素のヤング率を、接地面を形成する要素に設定されるヤング率の１／１０００以上且つ１／１００００以下にすると共に、サイプ空間要素のポアソン比を０±０．０１に設定しているので、静止状態による荷重がかかることでタイヤが変形するときに、サイプの変形を阻害せず、サイプ壁面同士が接触することを回避でき、静的陰解法による計算が収束可能になる。また、サイプ空間要素と路面との接触は無視する条件が設定されているので、サイプ空間要素が路面からの影響を受けず、サイプの変形に与える影響を低減できる。さらに、動的解析を実施する際には、サイプ空間要素を削除したタイヤモデルを使用しているので、サイプの忠実な変形とサイプが流体に与える影響を算出でき、解析精度を確保可能となる。
したがって、計算コストの増大及び計算破綻を回避し、解析精度を確保したシミュレーションを提供可能となる。
Thus, the sipe space element is arranged in the sipe space surrounded by the wall surface forming the sipe, and the Young's modulus of the sipe space element is 1/1000 or more of the Young's modulus set for the element forming the ground plane and 1 Since the Poisson's ratio of the sipe space element is set to 0 ± 0.01, the deformation of the sipe is not hindered when the tire is deformed by a load caused by a stationary state. It is possible to avoid contact between the wall surfaces, and the calculation by the static implicit method can be converged. In addition, since the condition for ignoring the contact between the sipe space element and the road surface is set, the sipe space element is not affected by the road surface, and the influence on the deformation of the sipe can be reduced. Furthermore, when performing a dynamic analysis, the tire model without the sipe space element is used, so faithful deformation of the sipe and the effect of the sipe on the fluid can be calculated, and analysis accuracy can be ensured. .
Therefore, an increase in calculation cost and calculation failure can be avoided, and a simulation that ensures analysis accuracy can be provided.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
［タイヤのシミュレーション装置］
本実施形態に係る装置１は、タイヤ及びタイヤ周囲の流体の挙動をシミュレーションする装置である。具体的に、図１に示すように、装置１は、記憶部１１と、静的解析部１２と、要素削除部１３と、動的解析部１４と、を有する。装置１は、更に、モデル生成部１０を有してもよい。これら各部１１〜１４は、ＣＰＵ、メモリ、各種インターフェイス等を備えたパソコン等の情報処理装置においてＣＰＵが予め記憶されている図６の処理ルーチンを実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。
[Tire simulation device]
The device 1 according to the present embodiment is a device that simulates the behavior of a tire and fluid around the tire. Specifically, as illustrated in FIG. 1, the device 1 includes a storage unit 11, a static analysis unit 12, an element deletion unit 13, and a dynamic analysis unit 14. The apparatus 1 may further include a model generation unit 10. Each of these units 11 to 14 cooperates in software and hardware by executing the processing routine of FIG. 6 stored in advance by the CPU in an information processing apparatus such as a personal computer having a CPU, memory, various interfaces, and the like. Realized.
図１に示す記憶部１１は、静止状態でのタイヤの接地解析に用いるサイプ空間要素付きタイヤモデルＭ２を記憶する。サイプ空間要素付きタイヤモデルＭ２は、図３に示すように、タイヤを複数の要素で表現したタイヤモデルＭ２であって、路面に接地する接地面に形成されたサイプ２０と、サイプ２０を形成する壁面に包囲されるサイプ空間に配置されるサイプ空間要素３０と、を有する。サイプ空間要素３０は、サイプ２０の壁面に結合して、転動により剥離しないように設定してある。図３に示すサイプ空間要素付きタイヤモデルＭ２は、図２に示すサイプ２０を有するタイヤモデルＭ１に、サイプ空間要素３０を設けたモデルである。サイプ２０以外の溝としては、タイヤ周方向に延びる主溝と、タイヤ幅方向に延びて主溝と共にブロックを形成する横溝が形成されている。本実施形態では、サイプ２０は、タイヤ幅方向に延び、主溝に開口するオープンサイプであるが、これに限定されない。例えば、主溝又は横溝に開口しないクローズサイプでもよいし、サイプが延びる方向は幅方向に限定されない。 The storage unit 11 illustrated in FIG. 1 stores a tire model M2 with a sipe space element used for tire contact analysis in a stationary state. As shown in FIG. 3, the tire model M2 with a sipe space element is a tire model M2 in which a tire is expressed by a plurality of elements, and forms a sipe 20 and a sipe 20 formed on a contact surface that contacts the road surface. And a sipe space element 30 disposed in the sipe space surrounded by the wall surface. The sipe space element 30 is set so as to be coupled to the wall surface of the sipe 20 and not peeled off by rolling. A tire model M2 with a sipe space element shown in FIG. 3 is a model in which a sipe space element 30 is provided in the tire model M1 having the sipe 20 shown in FIG. As grooves other than the sipe 20, a main groove extending in the tire circumferential direction and a lateral groove extending in the tire width direction and forming a block together with the main groove are formed. In the present embodiment, the sipe 20 is an open sipe that extends in the tire width direction and opens in the main groove, but is not limited thereto. For example, a closed sipe that does not open to the main groove or the lateral groove may be used, and the direction in which the sipe extends is not limited to the width direction.
記憶部１１は、流体解析に必要となるオイラー要素モデルＭ３を記憶する。記憶部１１は、タイヤモデルＭ２の元となるサイプ空間要素３０が設定されていないタイヤモデルＭ１を記憶してもよい。 The storage unit 11 stores an Euler element model M3 necessary for fluid analysis. The memory | storage part 11 may memorize | store tire model M1 in which the sipe space element 30 used as the origin of the tire model M2 is not set.
図３に示す例では、全てのサイプ２０にサイプ空間要素３０を設定しているが、全てのサイプ２０にサイプ空間要素３０を設定しなくてもよく、所望のサイプのみにサイプ空間要素３０を設定すればよい。例えば、図４の上部に示すように、静止状態で路面ｒｏに接触する部位Ａｒ１に形成されたサイプ２０のみに、サイプ空間要素３０を設定することが挙げられる。このようにすれば、全てのサイプにサイプ空間要素を設定する場合に比べて、要素数を減らすことができる。この明細書でいうサイプは、溝幅が２．０ｍｍ以下をいう。サイプ空間要素３０が設定されるサイプ２０の溝幅は、１．２ｍｍ以下が好ましく、更に、０．６ｍｍ以下が好ましい。これらの溝幅であれば、接地時に潰れやすいため、静的陰解法において計算を収束させる効果が発揮されやすいからである。 In the example illustrated in FIG. 3, the sipe space elements 30 are set for all the sipes 20, but the sipe space elements 30 may not be set for all the sipes 20, and the sipe space elements 30 may be set only for a desired sipe. You only have to set it. For example, as shown in the upper part of FIG. 4, the sipe space element 30 may be set only in the sipe 20 formed in the part Ar <b> 1 that contacts the road surface ro in a stationary state. In this way, the number of elements can be reduced compared to the case where sipe space elements are set for all sipes. The sipe as used in this specification refers to a groove width of 2.0 mm or less. The groove width of the sipe 20 in which the sipe space element 30 is set is preferably 1.2 mm or less, and more preferably 0.6 mm or less. This is because these groove widths are easily crushed at the time of ground contact, and the effect of converging the calculation in the static implicit method is easily exhibited.
本実施形態では、モデル生成部１０を設けている。図２に示す一般的なタイヤモデルＭ１を生成又は外部から取得し、その後、モデル生成部１０が、タイヤモデルＭ１の所定の溝にサイプ空間要素３０を挿入することでサイプ空間要素付きタイヤモデルＭ２を生成する。なお、本実施形態では、モデル生成部１０を設けているが、サイプ空間要素付きタイヤモデルＭ２が得られれば、モデル生成部１０は省略可能である。 In the present embodiment, a model generation unit 10 is provided. A general tire model M1 shown in FIG. 2 is generated or acquired from the outside, and thereafter, the model generation unit 10 inserts the sipe space element 30 into a predetermined groove of the tire model M1, thereby the tire model M2 with sipe space element. Is generated. In addition, in this embodiment, although the model production | generation part 10 is provided, if the tire model M2 with a sipe space element is obtained, the model production | generation part 10 can be abbreviate | omitted.
サイプ空間要素３０の物性は任意に設定可能であるが、次のように設定するのが好ましい。サイプ空間要素３０のヤング率は、接地面を形成する要素に設定されるヤング率の１／１０００以上且つ１／１００００以下に設定されると共に、サイプ空間要素３０のポアソン比が０±０．０１に設定されている。ヤング率が小さければサイプ空間要素がサイプ壁面の変形を阻害しないので、タイヤの接地解析に与える影響を低減又は無くすることが可能となる。ヤング率が或る程度小さくなれば、サイプ変形を阻害しない効果が頭打ちとなる。接地面を形成するトレッド部の要素に対して１／１０００以下とすれば、精度に与える影響を無視できる。また、サイプ空間要素３０のポアソン比を０±０．０１としているのは、ポアソン比が０であれば、サイプ壁の変形に伴って単純に体積変化するので、ポアソン比０が一番好ましい。得られる歪みのレベルを考慮すれば、誤差±０．０１程度であれば、精度に影響を与えないと考えられる。 The physical properties of the sipe space element 30 can be arbitrarily set, but are preferably set as follows. The Young's modulus of the sipe space element 30 is set to 1/1000 or more and 1/10000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground plane, and the Poisson's ratio of the sipe space element 30 is 0 ± 0.01. Is set to If the Young's modulus is small, the sipe space element does not hinder the deformation of the sipe wall surface, so that the influence on the tire ground contact analysis can be reduced or eliminated. If the Young's modulus is reduced to some extent, the effect of not inhibiting sipe deformation reaches its peak. If it is 1/1000 or less with respect to the element of the tread part which forms a ground plane, the influence which it has on precision can be disregarded. The Poisson ratio of the sipe space element 30 is set to 0 ± 0.01. If the Poisson ratio is 0, the volume is simply changed with the deformation of the sipe wall. Considering the level of distortion to be obtained, if the error is about ± 0.01, it is considered that the accuracy is not affected.
図１に示す静的解析部１２は、所定の解析条件のもとで、図３に示すタイヤモデルＭ２を路面モデルｒｏに静止状態で接触させ（図４参照）、荷重による変形後のタイヤモデルＭ２’を静的陰解法により算出する。具体的には、タイヤモデルＭ２をリム組みして、内圧を付与し、路面モデルｒｏに押しつける。所定の解析条件は、サイプ空間要素３０と路面ｒｏとの接触を無視する条件、所定荷重、及び所定内圧が挙げられる。サイプ空間要素３０と路面ｒｏとの接触を無視する条件により、サイプ空間要素３０は路面ｒｏへの貫通が許容される。このシミュレーションは、サイプ空間要素３０と路面ｒｏとの接触を無視する条件を有する以外は、特許文献１に記載の手法と同じであるため、詳細な説明を省略する。 The static analysis unit 12 shown in FIG. 1 brings the tire model M2 shown in FIG. 3 into contact with the road surface model ro in a stationary state under a predetermined analysis condition (see FIG. 4), and the tire model after being deformed by a load. M2 ′ is calculated by the static implicit method. Specifically, the tire model M2 is assembled with a rim, an internal pressure is applied, and the tire model M2 is pressed against the road surface model ro. Examples of the predetermined analysis condition include a condition that ignores the contact between the sipe space element 30 and the road surface ro, a predetermined load, and a predetermined internal pressure. The sipe space element 30 is allowed to penetrate the road surface ro under conditions that ignore the contact between the sipe space element 30 and the road surface ro. Since this simulation is the same as the method described in Patent Document 1 except that it has a condition of ignoring the contact between the sipe space element 30 and the road surface ro, detailed description thereof is omitted.
図１に示す要素削除部１３は、静的解析部１２が算出した変形後のタイヤモデルＭ２’からサイプ空間要素３０を削除する。サイプ空間要素３０が設定されていれば、サイプ２０が閉塞した状態であるので、サイプ２０に流体が入るといった物理現象を再現できないからである。 The element deletion unit 13 illustrated in FIG. 1 deletes the sipe space element 30 from the tire model M2 ′ after deformation calculated by the static analysis unit 12. This is because if the sipe space element 30 is set, the sipe 20 is in a closed state, so that a physical phenomenon such as fluid entering the sipe 20 cannot be reproduced.
図１に示す動的解析部１４は、所定荷重、所定内圧、及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、サイプ空間要素３０を削除したタイヤモデルＭ２’’を路面モデルｒｏ上で転動させ、且つ転動するタイヤモデルＭ２’’の移動に応じてオイラー要素モデルＭ３を移動させる動的状態において、タイヤモデルＭ２’’の変形計算とオイラー要素モデルＭ３内の流体の挙動の計算を、動的陽解法により算出する。具体的に、動的解析部１４は、図５に示すように、サイプ空間要素３０を削除したタイヤモデルＭ２’’と、オイラー要素モデルＭ３とを組み合わせル。その後、図４に示すように、タイヤモデルＭ２’’を所定の加速度で並進運動するように転動させると共に、そのタイヤモデルＭ２’’の移動に伴って同じ加速度でオイラー要素モデルＭ３を移動させながら、タイヤモデルＭ２’’の変形計算とオイラー要素モデルＭ３内の流体の流れ計算を行う。動的解析部１４による演算が完了すれば、タイヤ及び流体の物理量が算出される。このシミュレーションは、特許文献１に記載の手法と同じであるため、詳細な説明を省略する。 The dynamic analysis unit 14 shown in FIG. 1 rolls a tire model M2 ″ from which the sipe space element 30 is deleted on a road surface model ro under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotation speed. In the dynamic state in which the Euler element model M3 is moved according to the movement of the rolling tire model M2 '', the deformation calculation of the tire model M2 '' and the calculation of the behavior of the fluid in the Euler element model M3 are performed. Calculated by dynamic explicit method. Specifically, as shown in FIG. 5, the dynamic analysis unit 14 combines the tire model M2 ″ from which the sipe space element 30 is deleted and the Euler element model M3. Thereafter, as shown in FIG. 4, the tire model M2 ″ is rolled so as to translate at a predetermined acceleration, and the Euler element model M3 is moved at the same acceleration as the tire model M2 ″ moves. However, deformation calculation of the tire model M2 '' and fluid flow calculation in the Euler element model M3 are performed. When the calculation by the dynamic analysis unit 14 is completed, the physical quantities of the tire and the fluid are calculated. Since this simulation is the same as the method described in Patent Document 1, detailed description thereof is omitted.
［タイヤのシミュレーション方法］
上記装置１を用いたタイヤのシミュレーション方法を、図６を用いて説明する。
[Tire simulation method]
A tire simulation method using the apparatus 1 will be described with reference to FIG.
まず、ステップＳ１００において、記憶部１１は、タイヤを複数の要素で表現したタイヤモデルＭ２であって、路面ｒｏに接地する接地面に形成されたサイプ２０と、サイプ２０を形成する壁面に包囲されるサイプ空間に配置されるサイプ空間要素３０と、を有するタイヤモデルＭ２を記憶する。 First, in step S100, the storage unit 11 is a tire model M2 in which a tire is expressed by a plurality of elements, and is surrounded by a sipe 20 formed on a ground contact surface that contacts the road surface ro, and a wall surface that forms the sipe 20. A tire model M2 having a sipe space element 30 disposed in the sipe space.
次のステップＳ１０１において、静的解析部１２は、サイプ空間要素３０と路面ｒｏとの接触を無視する条件、所定荷重、及び所定内圧を含む解析条件のもとで、タイヤモデルＭ２を路面モデルｒｏに静止状態で接触させ、荷重による変形後のタイヤモデルＭ２’を静的陰解法により算出する。 In the next step S101, the static analysis unit 12 converts the tire model M2 into the road surface model ro under conditions for ignoring the contact between the sipe space element 30 and the road surface ro, analysis conditions including a predetermined load, and a predetermined internal pressure. The tire model M2 ′ after being deformed by a load is calculated by a static implicit method.
次のステップＳ１０２において、要素削除部１３は、変形後のタイヤモデルＭ２’からサイプ空間要素３０を削除する。 In the next step S102, the element deleting unit 13 deletes the sipe space element 30 from the tire model M2 'after deformation.
次のステップＳ１０３において、動的解析部１４は、所定荷重、所定内圧、及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、サイプ空間要素３０を削除したタイヤモデルＭ２’’を路面モデルｒｏ上で転動させ、且つ転動するタイヤモデルＭ２’’の移動に応じてオイラー要素モデルＭ３を移動させる動的状態において、タイヤモデルＭ２’’の変形計算とオイラー要素モデルＭ３内の流体の挙動の計算を、動的陽解法により算出する。 In the next step S103, the dynamic analysis unit 14 creates a tire model M2 ″ from which the sipe space element 30 has been deleted on the road surface model ro under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotation speed. Calculation of the deformation of the tire model M2 ″ and the behavior of the fluid in the Euler element model M3 in a dynamic state in which the Euler element model M3 is moved in accordance with the movement of the rolling tire model M2 ″. Is calculated by a dynamic explicit method.
以上のように、本実施形態のタイヤのシミュレーション方法は、
タイヤを複数の要素で表現したタイヤモデルＭ２であって、路面ｒｏに接地する接地面に形成されたサイプ２０と、サイプ２０を形成する壁面に包囲されるサイプ空間に配置されるサイプ空間要素３０と、を有し、サイプ空間要素３０のヤング率は、接地面を形成する要素に設定されるヤング率の１／１０００以上且つ１／１００００以下に設定されると共に、サイプ空間要素３０のポアソン比が０±０．０１に設定されたタイヤモデルＭ２を記憶部に記憶するステップ（Ｓ１００）と、
サイプ空間要素３０と路面ｒｏとの接触を無視する条件、所定荷重、及び所定内圧を含む解析条件のもとで、タイヤモデルＭ２を路面モデルｒｏに静止状態で接触させ、荷重による変形後のタイヤモデルＭ２’を静的陰解法により算出するステップ（Ｓ１０１）と、
変形後のタイヤモデルＭ２’からサイプ空間要素３０を削除するステップ（Ｓ１０２）と、
所定荷重、前記所定内圧、及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、サイプ空間要素３０を削除したタイヤモデルＭ２’’を路面モデルｒｏ上で転動させ、且つ転動するタイヤモデルＭ２’’の移動に応じてオイラー要素モデルＭ３を移動させる動的状態において、タイヤモデルＭ２’’の変形計算とオイラー要素モデルＭ３内の流体の挙動の計算を、動的陽解法により算出するステップ（Ｓ１０３）と、
を含む。
As described above, the tire simulation method of the present embodiment is
A tire model M2 in which a tire is expressed by a plurality of elements, and a sipe 20 formed on a ground contact surface that contacts the road surface ro, and a sipe space element 30 disposed in a sipe space surrounded by a wall surface forming the sipe 20. And the Young's modulus of the sipe space element 30 is set to 1/1000 or more and 1/10000 or less of the Young's modulus set for the element forming the ground plane, and the Poisson's ratio of the sipe space element 30 Storing the tire model M2 set to 0 ± 0.01 in the storage unit (S100);
Under a condition that ignores the contact between the sipe space element 30 and the road surface ro, a predetermined load, and an analysis condition including a predetermined internal pressure, the tire model M2 is brought into contact with the road surface model ro in a stationary state, and the tire is deformed by the load. Calculating a model M2 ′ by a static implicit method (S101);
Deleting the sipe space element 30 from the deformed tire model M2 ′ (S102);
Under the analysis conditions including a predetermined load, the predetermined internal pressure, and a predetermined rotation speed, a tire model M2 ″ from which the sipe space element 30 is deleted is rolled on the road surface model ro, and the tire model M2 ′ is rolled. In the dynamic state in which the Euler element model M3 is moved according to the movement of ', a calculation of deformation of the tire model M2''and a calculation of the behavior of the fluid in the Euler element model M3 is performed by a dynamic explicit method (S103) When,
including.
本実施形態のタイヤのシミュレーション装置１は、
タイヤを複数の要素で表現したタイヤモデルＭ２であって、路面ｒｏに接地する接地面に形成されたサイプ２０と、サイプ２０を形成する壁面に包囲されるサイプ空間に配置されるサイプ空間要素３０と、を有し、サイプ空間要素３０のヤング率は、接地面を形成する要素に設定されるヤング率の１／１０００以上且つ１／１００００以下に設定されると共に、サイプ空間要素３０のポアソン比が０±０．０１に設定されたタイヤモデルＭ２を記憶する記憶部１１と、
サイプ空間要素３０と路面ｒｏとの接触を無視する条件、所定荷重、及び所定内圧を含む解析条件のもとで、タイヤモデルＭ２を路面モデルｒｏに静止状態で接触させ、荷重による変形後のタイヤモデルＭ２’を静的陰解法により算出する静的解析部１２と、
変形後のタイヤモデルＭ２’からサイプ空間要素３０を削除する要素削除部１３と、
所定荷重、前記所定内圧、及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、サイプ空間要素３０を削除したタイヤモデルＭ２’’を路面モデルｒｏ上で転動させ、且つ転動するタイヤモデルＭ２’’の移動に応じてオイラー要素モデルＭ３を移動させる動的状態において、タイヤモデルＭ２’’の変形計算とオイラー要素モデルＭ３内の流体の挙動の計算を、動的陽解法により算出する動的解析部１４と、
を備える。
The tire simulation device 1 according to the present embodiment includes:
A tire model M2 in which a tire is expressed by a plurality of elements, and a sipe 20 formed on a ground contact surface that contacts the road surface ro, and a sipe space element 30 disposed in a sipe space surrounded by a wall surface forming the sipe 20. And the Young's modulus of the sipe space element 30 is set to 1/1000 or more and 1/10000 or less of the Young's modulus set for the element forming the ground plane, and the Poisson's ratio of the sipe space element 30 A storage unit 11 for storing the tire model M2 set to 0 ± 0.01;
Under a condition that ignores the contact between the sipe space element 30 and the road surface ro, a predetermined load, and an analysis condition including a predetermined internal pressure, the tire model M2 is brought into contact with the road surface model ro in a stationary state, and the tire is deformed by the load. A static analysis unit 12 for calculating the model M2 ′ by a static implicit method;
An element deletion unit 13 for deleting the sipe space element 30 from the tire model M2 ′ after deformation;
Under the analysis conditions including a predetermined load, the predetermined internal pressure, and a predetermined rotation speed, a tire model M2 ″ from which the sipe space element 30 is deleted is rolled on the road surface model ro, and the tire model M2 ′ is rolled. Dynamic analysis unit for calculating the deformation of the tire model M2 '' and the behavior of the fluid in the Euler element model M3 by a dynamic explicit method in a dynamic state in which the Euler element model M3 is moved according to the movement of ' 14 and
Is provided.
このように、サイプ２０を形成する壁面に包囲されるサイプ空間にサイプ空間要素３０を配置し、サイプ空間要素３０のヤング率を、接地面を形成する要素に設定されるヤング率の１／１０００以上且つ１／１００００以下にすると共に、サイプ空間要素３０のポアソン比を０±０．０１に設定しているので、静止状態による荷重がかかることでタイヤが変形するときに、サイプの変形を阻害せず、サイプ壁面同士が接触することを回避でき、静的陰解法による計算が収束可能になる。また、サイプ空間要素３０と路面ｒｏとの接触は無視する条件が設定されているので、サイプ空間要素３０が路面ｒｏからの影響を受けず、サイプ２０の変形に与える影響を低減できる。さらに、動的解析を実施する際には、サイプ空間要素３０を削除したタイヤモデルＭ２’’を使用しているので、サイプ２０の忠実な変形とサイプ２０が流体に与える影響を算出でき、解析精度を確保可能となる。
したがって、計算コストの増大及び計算破綻を回避し、解析精度を確保したシミュレーションを提供可能となる。
Thus, the sipe space element 30 is arranged in the sipe space surrounded by the wall surface forming the sipe 20, and the Young's modulus of the sipe space element 30 is set to 1/1000 of the Young's modulus set for the element forming the ground plane. Above and below 1 / 10,000, the Poisson's ratio of the sipe space element 30 is set to 0 ± 0.01, so that the deformation of the sipe is obstructed when the tire is deformed by a load caused by a stationary state. Therefore, the sipe wall surfaces can be prevented from contacting each other, and the calculation by the static implicit method can be converged. Further, since the condition for ignoring the contact between the sipe space element 30 and the road surface ro is set, the sipe space element 30 is not affected by the road surface ro and the influence on the deformation of the sipe 20 can be reduced. Further, when the dynamic analysis is performed, the tire model M2 ″ from which the sipe space element 30 is deleted is used. Therefore, the faithful deformation of the sipe 20 and the influence of the sipe 20 on the fluid can be calculated. Accuracy can be secured.
Therefore, an increase in calculation cost and calculation failure can be avoided, and a simulation that ensures analysis accuracy can be provided.
本実施形態において、静止状態で路面ｒｏに接触する部位Ａｒ１に形成されたサイプ２０のみに、サイプ空間要素３０が設定されている。 In the present embodiment, the sipe space element 30 is set only in the sipe 20 formed in the part Ar1 that contacts the road surface ro in a stationary state.
このようにすれば、全てのサイプ２０にサイプ空間要素３０を設定する場合に比べて、要素数を減らすことができるので、計算コストを低減することが可能となる。 In this way, the number of elements can be reduced as compared with the case where the sipe space elements 30 are set in all the sipes 20, so that the calculation cost can be reduced.
本実施形態において、サイプ空間要素３０が設定されるサイプ２０の溝幅は、１．２ｍｍ以下である。 In this embodiment, the groove width of the sipe 20 in which the sipe space element 30 is set is 1.2 mm or less.
１．２ｍｍ以下の溝幅のサイプは、接地時に潰れやすいため、静的陰解法において計算を収束させる効果が発揮されやすい。 A sipe having a groove width of 1.2 mm or less is liable to be crushed at the time of ground contact, so that the effect of converging the calculation in the static implicit method is easily exhibited.
本実施形態に係るプログラムは、上記方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
これらプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。
The program according to the present embodiment is a program that causes a computer to execute the above method.
By executing these programs, it is possible to obtain the operational effects of the above method.
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown not only by the above description of the embodiments but also by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The structure employed in each of the above embodiments can be employed in any other embodiment. The specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１１…記憶部
１２…静的解析部
１３…要素削除部
１４…動的解析部
２０…サイプ
３０…サイプ空間要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Memory | storage part 12 ... Static analysis part 13 ... Element deletion part 14 ... Dynamic analysis part 20 ... Sipe 30 ... Sipe space element
Claims (7)
前記サイプ空間要素と路面との接触を無視する条件、所定荷重、及び所定内圧を含む解析条件のもとで、前記タイヤモデルを路面モデルに静止状態で接触させ、荷重による変形後のタイヤモデルを静的陰解法により算出するステップと、
前記変形後のタイヤモデルから前記サイプ空間要素を削除するステップと、
前記所定荷重、前記所定内圧、及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、前記サイプ空間要素を削除したタイヤモデルを路面モデル上で転動させ、且つ転動するタイヤモデルの移動に応じてオイラー要素モデルを移動させる動的状態において、前記タイヤモデルの変形計算と前記オイラー要素モデル内の流体の挙動の計算を、動的陽解法により算出するステップと、
を含む、タイヤのシミュレーション方法。 A tire model in which a tire is expressed by a plurality of elements, and includes a sipe formed on a ground surface that contacts a road surface, and a sipe space element disposed in a sipe space surrounded by a wall surface that forms the sipe. The Young's modulus of the sipe space element is set to 1/1000 or more and 1/10000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground plane, and the Poisson's ratio of the sipe space element is 0 ±. Storing the tire model set to 0.01 in the storage unit;
Under a condition that ignores contact between the sipe space element and the road surface, a predetermined load, and an analysis condition including a predetermined internal pressure, the tire model is brought into contact with the road surface model in a stationary state, and a tire model after deformation due to the load is obtained. Calculating by static implicit method;
Deleting the sipe space element from the tire model after deformation;
Under the analysis conditions including the predetermined load, the predetermined internal pressure, and the predetermined rotation speed, the tire model from which the sipe space element is deleted is rolled on the road surface model, and the rolling tire model is moved. In a dynamic state of moving the Euler element model, calculating the deformation of the tire model and calculating the behavior of the fluid in the Euler element model by a dynamic explicit method;
Including a tire simulation method.
前記サイプ空間要素と路面との接触を無視する条件、所定荷重、及び所定内圧を含む解析条件のもとで、前記タイヤモデルを路面モデルに静止状態で接触させ、荷重による変形後のタイヤモデルを静的陰解法により算出する静的解析部と、
前記変形後のタイヤモデルから前記サイプ空間要素を削除する要素削除部と、
前記所定荷重、前記所定内圧、及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、前記サイプ空間要素を削除したタイヤモデルを路面モデル上で転動させ、且つ転動するタイヤモデルの移動に応じてオイラー要素モデルを移動させる動的状態において、前記タイヤモデルの変形計算と前記オイラー要素モデル内の流体の挙動の計算を、動的陽解法により算出する動的解析部と、
を備える、タイヤのシミュレーション装置。 A tire model in which a tire is expressed by a plurality of elements, and includes a sipe formed on a ground surface that contacts a road surface, and a sipe space element disposed in a sipe space surrounded by a wall surface that forms the sipe. The Young's modulus of the sipe space element is set to 1/1000 or more and 1/10000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground plane, and the Poisson's ratio of the sipe space element is 0 ±. A storage unit for storing a tire model set to 0.01;
Under a condition that ignores contact between the sipe space element and the road surface, a predetermined load, and an analysis condition including a predetermined internal pressure, the tire model is brought into contact with the road surface model in a stationary state, and a tire model after deformation due to the load is obtained. A static analysis part calculated by a static implicit method;
An element deletion unit for deleting the sipe space element from the tire model after deformation;
Under the analysis conditions including the predetermined load, the predetermined internal pressure, and the predetermined rotation speed, the tire model from which the sipe space element is deleted is rolled on the road surface model, and the rolling tire model is moved. In a dynamic state in which the Euler element model is moved, a dynamic analysis unit that calculates the deformation calculation of the tire model and the calculation of the behavior of the fluid in the Euler element model by a dynamic explicit method,
A tire simulation apparatus comprising:
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