JP4466118B2 - Operation method of simulation apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ構成部材を有限要素を用いてモデル化した部材モデルを有するタイヤモデルを作成してタイヤ特性をシミュレーションするためのシミュレーション装置の動作方法に関する。 The present invention relates to an operation method of a simulation apparatus for creating a tire model having a member model obtained by modeling a tire constituent member using a finite element and simulating tire characteristics .

複数の有限要素に分割した有限要素モデルを用いてタイヤ特性を予測し、このタイヤ特性に基づいてタイヤを設計する方法が種々提案されている。これらの方法は、いずれもコンピュータを用いてタイヤの有限要素モデルを作成し、作成したタイヤモデルを用いてタイヤの静止状態あるいは転動状態を再現し、このときに発生するモデルに作用する特性物理量を算出してタイヤ特性を評価している。このタイヤ特性を用いることで、実際にタイヤを作製することなく、タイヤ特性の優れたタイヤを設計することができる。   Various methods for predicting tire characteristics using a finite element model divided into a plurality of finite elements and designing a tire based on the tire characteristics have been proposed. Each of these methods creates a finite element model of the tire using a computer, reproduces the stationary state or rolling state of the tire using the created tire model, and the characteristic physical quantity acting on the model generated at this time Is used to evaluate the tire characteristics. By using this tire characteristic, a tire having excellent tire characteristics can be designed without actually manufacturing the tire.

このようなタイヤのシミュレーションに用いるタイヤモデルの作成方法として、トレッドパターンによる影響を解析することができるトレッドパターン付きタイヤの有限要素モデルの作成方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1では、タイヤの有限要素モデルにおけるタイヤボディ部のモデルと、トレッドパターン部のモデルとを別個に作成し、この後互いのモデルを結合することで、タイヤの有限要素モデルを作成する。その際、タイヤボディ部のモデルに対してトレッドパターン部のモデルを種々変更してモデルの作成を行うことにより、トレッドパターンを考慮にいれた、実際の開発に適用可能な精度のよいタイヤ特性を効率よくシミュレーションすることができる。
As a method of creating a tire model used for such a tire simulation, a method of creating a finite element model of a tire with a tread pattern that can analyze the influence of the tread pattern has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
In Patent Document 1, a tire body part model and a tread pattern part model in a tire finite element model are separately created, and then the tire finite element model is created by combining the models. At that time, by making various changes to the tread pattern part model with respect to the tire body part model, the tread pattern is taken into account and the tire characteristics with high accuracy applicable to actual development can be obtained. Simulation can be performed efficiently.

ところで、実際のタイヤは、所定の長さに切断されたタイヤ構成部材を、円筒状に巻き付けて所定の形状に成形したグリーンタイヤを加硫することによって製造されるため、タイヤ構成部材を巻き付けてグリーンタイヤを成形する際、タイヤ構成部材は両端部において必ず接合される。このため、接合部分におけるタイヤ構成部材の断面形状が非接合部分に対して一定になるように、タイヤ構成部材の接合部分には、断面形状の修正が加えられている。しかし、このような修正を加えたタイヤ構成部材であっても、必ずしも断面形状が均一とはなはらない。このため、実際のタイヤでは、接合部分の影響を受けてタイヤの転動とともに微妙な振動成分(ユニフォーミティ成分)が発生し、この振動成分がタイヤ特性に影響を与える。
特許第3314082号公報
By the way, an actual tire is manufactured by vulcanizing a green tire obtained by wrapping a tire constituent member cut into a predetermined length into a cylindrical shape and forming it into a predetermined shape. When forming a green tire, the tire constituent members are always joined at both ends. For this reason, the cross-sectional shape is corrected at the joint portion of the tire constituent member so that the cross-sectional shape of the tire constituent member at the joint portion is constant with respect to the non-joint portion. However, even a tire constituent member with such a modification does not necessarily have a uniform cross-sectional shape. For this reason, in an actual tire, a subtle vibration component (uniformity component) is generated as the tire rolls due to the influence of the joining portion, and this vibration component affects the tire characteristics.
Japanese Patent No. 3314082

しかしながら、特許文献1では、タイヤの有限要素モデルにおけるタイヤボディ部がタイヤの周方向に対して同一断面形状で展開されて、ループ形状のモデルを作成するため、タイヤ構成部材の接合は考慮されていないものとなっている。このため、タイヤ構成部材の接合による振動成分を含めたタイヤ特性をシミュレーションすることができなかった。   However, in Patent Document 1, since the tire body portion in the tire finite element model is developed with the same cross-sectional shape in the circumferential direction of the tire to create a loop-shaped model, the joining of tire constituent members is considered. It has never been. For this reason, the tire characteristics including the vibration component due to the joining of the tire constituent members could not be simulated.

そこで、本発明は、タイヤ構成部材を有限要素を用いてモデル化した部材モデルを有タイヤ構成部材の接合を再現したタイヤモデルを作成してタイヤ特性をシミュレーションすることができるシミュレーション装置の動作方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method of operating a simulation apparatus capable of simulating the tire characteristic to create a tire model which reproduces the junction of the chromatic and tire components the modeled member model using the finite element tire component member The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明は、入力装置と、出力装置と、CPUと、を備えた、タイヤ特性をシミュレーションするためのシミュレーション装置の動作方法であって、前記CPUが、タイヤを構成するタイヤ構成部材をモデル化したタイヤ周方向に両端部を有する非ループ形状の部材モデルを作成するステップと、作成された部材モデルをメッシュ分割し、多数の有限要素と節点を生成するステップと、前記部材モデル前記両端部同士を結合してループ形状の部材モデルとする際、オペレータにより前記入力装置から入力された前記節点の挙動を規制する拘束条件に基づいて、前記両端部の一方の結合部に位置する有限要素の節点が、結合される他方の被結合部に位置する有限要素の節点に対して相対位置が変化しないように定義された結合部を設定するステップと、設定された前記結合部を前記被結合部に結合してループ形状の部材モデルとするステップと、この部材モデルを用いて、3次元形状のタイヤモデルを作成するステップと、前記タイヤモデルに対してオペレータにより前記入力装置から入力されたシミュレーション条件に基づいて、シミュレーション演算を実行してタイヤ特性を演算するステップと、演算されたタイヤ特性を前記出力装置により出力するステップとを実行することを特徴とするシミュレーション装置の動作方法を提供する。
前記拘束条件は、前記結合部に位置する節点の挙動を、この節点が前記被結合部に位置する有限要素の境界面と当接するときの、この境界面上の有限要素の節点の挙動を用いて規制するものであり、この拘束条件を前記結合部に付与することにより、前記結合部が設定されることが好ましい。
また、前記結合部に作用する物理量が所定範囲から外れた場合、前記拘束条件が前記結合部から解除される付帯条件を前記結合部に付与することが好ましい。
In order to achieve the above object, the present invention is an operation method of a simulation apparatus for simulating tire characteristics, comprising an input device, an output device, and a CPU, wherein the CPU constitutes a tire. step tire component member and modeling, and creating a member models for non-loop shape with two ends, the member model created by the mesh divided in the tire circumferential direction, and generates a large number of finite elements and nodes that When the time of the member model loop shape by combining the both end portions of the member models, based on the constraints to regulate the behavior of the nodes which is input from the input device by the operator, one of said end portions It is determined that the relative position of the node of the finite element located at the joint of the finite element does not change relative to the node of the finite element located at the other joined part to be joined. Creating and setting a coupling portion that is, the steps of the member model loop shape by coupling the coupling portion which is set in the coupled parts, using the member model, the tire model of a three-dimensional shape A step of calculating a tire characteristic by executing a simulation calculation based on a simulation condition input from the input device by an operator to the tire model, and outputting the calculated tire characteristic by the output device There is provided a method for operating a simulation apparatus, characterized in that:
The constraint condition uses the behavior of the node located at the coupling portion as the behavior of the node of the finite element on the boundary surface when the node abuts on the boundary surface of the finite element located at the coupled portion. It is preferable that the coupling portion is set by applying this constraint condition to the coupling portion.
Moreover, it is preferable to give an incidental condition to the coupling part so that the constraint condition is released from the coupling part when a physical quantity acting on the coupling part is out of a predetermined range.

前記部材モデルは、トレッドゴム部材、サイドゴム部材、ビードフィラーゴム部材、ライナーゴム部材、カーカス部材、ベルト部材およびビードコア部材の中から選択された少なくとも1つ以上の部材を再現したモデルであることが好ましい。
前記部材モデルの両端部がタイヤ周方向に沿って重なるように結合され、さらに前記部材モデルの断面形状は、前記両端部を含むタイヤ周方向の位置に関わらず一定であり、前記部材モデルにおける前記両端部の材料定数も一定であることが好ましい。
前記部材モデルは、前記両端部が結合したときの断面形状が非結合位置における断面形状と等しくなる様に、前記両端部のそれぞれの断面形状は端に近づくにつれ漸近的に小さくなる断面形状を有することが好ましい。
前記部材モデルにおける前記両端部の結合部分の材料定数のうち、質量密度および剛性定数を、非結合部分に対して1.2〜1.8倍高く設定することが好ましい。
The member model is preferably a model that reproduces at least one member selected from a tread rubber member, a side rubber member, a bead filler rubber member, a liner rubber member, a carcass member, a belt member, and a bead core member. .
Both end portions of the member model are coupled so as to overlap along the tire circumferential direction, and the cross-sectional shape of the member model is constant regardless of the position in the tire circumferential direction including the both end portions, and the member model It is preferable that the material constants at both ends are also constant.
The member model has a cross-sectional shape in which each cross-sectional shape of the both end portions becomes asymptotically smaller as it approaches the end so that a cross-sectional shape when the both end portions are joined becomes equal to a cross-sectional shape at a non-joining position. It is preferable.
It is preferable to set the mass density and the stiffness constant 1.2 to 1.8 times higher than the non-bonded portion among the material constants of the bonded portions at both ends in the member model.

本発明は、タイヤ構成部材を有限要素を用いてモデル化した部材モデルを有タイヤ構成部材の接合を再現したタイヤモデルを作成してタイヤ特性をシミュレーションすることができるシミュレーション装置の動作方法を提供することができる。これによって、タイヤ構成部材の接合による振動成分を含めたタイヤ特性をシミュレーションすることができる。 The present invention provides a method of operating a simulation apparatus capable of simulating the tire characteristic to create a tire model which reproduces the junction of the chromatic and tire components the modeled member model using the finite element tire component member can do. As a result, it is possible to simulate tire characteristics including vibration components due to joining of tire constituent members.

図1は本発明のシミュレーション装置の動作方法において、タイヤ特性のシミュレーションを実行するシミュレーション装置の概略を示す概略図である。
シミュレーション装置1は、各部位(処理部)の機能を制御し、装置全体の処理を制御する中央演算処理装置(CPU)2と、各部位で得られた演算結果などを一時的に記憶するRAMや各部位の処理を実行するための各種制御情報を記憶するROMなどのメモリ3と、入出力ポート4とを備える。シミュレーション装置1は、入出力ポート4を介して、モデル作成条件、処理条件、あるいは特性演算条件など各種の条件を入力するキーボード、マウスなどの入力装置5と、その入力装置5による入力結果やタイヤ特性のシミュレーション結果などを表示するディスプレイ、プリンタなど出力装置6と、ハードディスクや光磁気ディスクなどの外部記憶装置7と接続されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a simulation apparatus for executing a simulation of tire characteristics in the operation method of the simulation apparatus of the present invention.
The simulation apparatus 1 includes a central processing unit (CPU) 2 that controls functions of each part (processing unit) and controls processing of the entire apparatus, and a RAM that temporarily stores calculation results obtained in each part. And a memory 3 such as a ROM for storing various control information for executing processing of each part, and an input / output port 4. The simulation apparatus 1 includes an input device 5 such as a keyboard and a mouse for inputting various conditions such as a model creation condition, a processing condition, or a characteristic calculation condition via an input / output port 4, and an input result or tire by the input device 5. It is connected to an output device 6 such as a display or a printer for displaying a simulation result of characteristics and an external storage device 7 such as a hard disk or a magneto-optical disk.

このようなシミュレーション装置1は、オペレータの入力に従ってタイヤの有限要素法解析モデル(以下、タイヤモデルという)を作成し、シミュレーション条件を設定し、シミュレーションを実行してタイヤ特性を演算する。
図2は、シミュレーション装置1によって実行されるタイヤ特性のシミュレーション処理の流れを示す。
Such a simulation apparatus 1 creates a tire finite element method analysis model (hereinafter referred to as a tire model) in accordance with an operator input, sets simulation conditions, executes a simulation, and calculates tire characteristics.
FIG. 2 shows the flow of the tire characteristic simulation process executed by the simulation apparatus 1.

シミュレーションを実行するための処理として、後述する方法を用いてタイヤモデルが作成される(ステップS101)。
作成されるタイヤモデルは、複数のタイヤ構成部材(以降、部材という)のモデル(部材モデル)からなり、各部材モデルを構成する要素は3次元モデルである。
図3は、乗用車用タイヤのタイヤモデルの一例の斜視図である。
タイヤモデル10は、主にトレッドパターン部モデル12とタイヤボディ部モデル14とに分けられ、これらのモデルは別々に作成された後、トレッドパターン部モデル12とタイヤボディ部モデル14とは結合される。その際、結合部分の節点を共有することによって、あるいは結合部分の節点に所定の拘束条件を与えることによりモデル同士が結合されて作成される。各モデルは、多数の有限要素、例えば、6面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、4面体ソリッド要素、さらにはシェル要素、あるいは膜要素等によって構成される。このようにトレッドパターン部モデル12とタイヤボディ部モデル14を別々に作成した後、結合するのは、タイヤボディ部モデル14を変更せず、トレッドパターン部モデル12を変更してタイヤ特性をシミュレーションするためである。
As a process for executing the simulation, a tire model is created using a method described later (step S101).
The created tire model is composed of models (member models) of a plurality of tire constituent members (hereinafter referred to as members), and the elements constituting each member model are three-dimensional models.
FIG. 3 is a perspective view of an example of a tire model of a passenger car tire.
The tire model 10 is mainly divided into a tread pattern portion model 12 and a tire body portion model 14, and these models are separately created, and then the tread pattern portion model 12 and the tire body portion model 14 are combined. . At that time, the models are created by joining the nodes of the joined portions, or by giving a predetermined constraint condition to the nodes of the joined portions. Each model is constituted by a large number of finite elements, for example, a hexahedral solid element, a pentahedral solid element, a tetrahedral solid element, a shell element, or a membrane element. Thus, after the tread pattern part model 12 and the tire body part model 14 are created separately, the tire characteristics are simulated by changing the tread pattern part model 12 without changing the tire body part model 14. Because.

図4(a)はタイヤボディ部モデル14の一例の斜視図である。
タイヤボディ部モデル14は、タイヤモデル10からトレッドパターン部モデル12が取り除かれたモデルであり、略トロイダル形状を成している。図4(a)中、タイヤ周方向はA方向を、タイヤ幅方向はB方向を、タイヤ断面方向はタイヤ回転軸を通り、かつタイヤ周方向に直交する平面で切断したときの平面の方向を表す。図4(b)は、タイヤボディ部モデル14のタイヤ断面方向で切断したときのタイヤボディ部モデル14の右半分の断面図である。
タイヤボディ部モデル14は、主に、ベルト部材を再現したベルト部材モデル14a、トレッドベース部材を再現したとトレッドベース部材モデル14b、カーカス部材を再現したカーカス部材モデル14c、サイド部材を再現したサイド部材モデル14d、ビードフィラー部材を再現したビードフィラー部材モデル14eおよびビード部材を再現したビード部材モデル14f等を有して構成される。
FIG. 4A is a perspective view of an example of the tire body part model 14.
The tire body portion model 14 is a model obtained by removing the tread pattern portion model 12 from the tire model 10 and has a substantially toroidal shape. In FIG. 4 (a), the tire circumferential direction is the A direction, the tire width direction is the B direction, the tire cross-sectional direction is the plane direction when cut along a plane that passes through the tire rotation axis and is orthogonal to the tire circumferential direction. To express. FIG. 4B is a cross-sectional view of the right half of the tire body part model 14 when cut in the tire cross-sectional direction of the tire body part model 14.
The tire body part model 14 mainly includes a belt member model 14a reproducing a belt member, a tread base member model 14b reproducing a tread base member, a carcass member model 14c reproducing a carcass member, and a side member reproducing a side member. A model 14d, a bead filler member model 14e reproducing the bead filler member, a bead member model 14f reproducing the bead member, and the like are configured.

図5は、トレッドパターン部モデル12の斜視図である。トレッドパターン部モデル12は、タイヤのトレッドパターンを再現したモデルであって、タイヤボディ部モデル14に比べて細かい有限要素によって構成されている。このようなタイヤモデル10は、後述する本発明のタイヤモデル作成方法によって作成される。   FIG. 5 is a perspective view of the tread pattern portion model 12. The tread pattern portion model 12 is a model that reproduces the tread pattern of the tire, and is composed of fine finite elements as compared with the tire body portion model 14. Such a tire model 10 is created by the tire model creation method of the present invention described later.

つぎに、作成されたタイヤモデル10に対して、シミュレーション条件が設定される(ステップS102)。
シミュレーション条件として境界条件や試験条件が設定される。境界条件は、力学的境界条件と幾何学的境界条件からなり、力学的境界条件はいわゆる外力に関する条件であり、幾何学的境界条件は拘束条件や強制変位などに関する条件である。
試験条件は、タイヤが使用されるときの使用条件(負荷荷重、内圧、走行速度、路面の状態等の各種の条件)である。例えば、走行状態のタイヤ特性をシミュレーションする場合、タイヤモデルを内圧充填処理し、接地状態に設定する条件が試験条件として設定される。すなわち、タイヤモデルに別途作成したリムモデルを装着し、タイヤモデルの内周面に一定の荷重を負荷することによって内圧充填を再現する。内圧充填処理後に、タイヤモデルを剛体の路面モデルに設定して負荷荷重で接地し、接地状態のタイヤモデルを作成する。
Next, simulation conditions are set for the created tire model 10 (step S102).
Boundary conditions and test conditions are set as simulation conditions. The boundary condition includes a dynamic boundary condition and a geometric boundary condition. The mechanical boundary condition is a condition related to a so-called external force, and the geometric boundary condition is a condition related to a constraint condition or a forced displacement.
The test conditions are the use conditions when the tire is used (various conditions such as load, internal pressure, travel speed, road surface condition, etc.). For example, when simulating the tire characteristics in the running state, the condition for performing the internal pressure filling process on the tire model and setting the grounded state is set as the test condition. In other words, the internal pressure filling is reproduced by attaching a rim model created separately to the tire model and applying a certain load to the inner peripheral surface of the tire model. After the internal pressure filling process, the tire model is set to a rigid road surface model and grounded with a load, and a grounded tire model is created.

次に、シミュレーション演算を実行し、演算結果が出力装置に出力される(ステップS103)。
例えば、走行状態のタイヤ特性をシミュレーションする場合には、接地状態に設定されたタイヤモデルに対して並進速度と回転角速度を付与して、路面上をタイヤが走行する状態でシミュレーション演算が行われる。シミュレーション演算は、公知の有限要素ソルバー等を用いて行われる。
Next, a simulation calculation is executed, and the calculation result is output to the output device (step S103).
For example, when simulating tire characteristics in a running state, a translation calculation and a rotational angular velocity are given to a tire model set in a ground contact state, and a simulation calculation is performed in a state where the tire runs on a road surface. The simulation calculation is performed using a known finite element solver or the like.

シミュレーション演算としては、例えば、キャンバ角やスリップ角が付いたコーナリング時のドライ性能、タイヤ回転軸に制動トルクや駆動トルクを付与した時の制駆動性能、ウェット路面を再現した流体モデルを備え、ウェット路面でのハイドロプレーニング性能等のウェット性能のシミュレーション演算が挙げられ、上記試験条件を用いて演算される。
演算結果としてタイヤモデル10に作用する所定の特性物理量が算出され、算出された特性物理量は、タイヤ特性の指標としてディスプレイに表示される。あるいは、プリンタに出力される。
このようなタイヤ特性は、タイヤの転動に伴うユニフォミティ成分に影響を受けるが、本発明では、タイヤ特性をこのユニフォーミィティを考慮してシミュレーションすることができる。
Simulation calculations include, for example, dry performance during cornering with camber angle and slip angle, braking / driving performance when braking torque or driving torque is applied to the tire rotation axis, and a fluid model that reproduces the wet road surface. A simulation calculation of wet performance such as hydroplaning performance on the road surface is given, and the calculation is performed using the above test conditions.
A predetermined characteristic physical quantity acting on the tire model 10 is calculated as a calculation result, and the calculated characteristic physical quantity is displayed on the display as an index of tire characteristics. Alternatively, it is output to a printer.
Such tire characteristics are affected by the uniformity component accompanying the rolling of the tire, but in the present invention, the tire characteristics can be simulated in consideration of the uniformity.

図6は、本発明のタイヤモデル作成方法の流れを説明するフローチャートである。
まず、タイヤ構成部材の3次元形状モデルが作成される(ステップS201)。3次元形状モデルは、タイヤ周方向に両端部を有する非ループ形状の部材モデルである。
図7(a)に、一例としてサイドゴム部材の3次元形状モデル110を示している。この3次元形状モデル110は、非ループ形状を成し、両端部112を有する。図7(b)は、両端部102近傍を拡大した拡大図である。両端部112は、結合の際結合部分で断面形状が大きくならないように、端に近づくにつれて漸近的に小さくなっており、面114a,114bが形成されている。この面114a,114bが互いに結合するようになっている。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of the tire model creation method of the present invention.
First, a three-dimensional shape model of a tire constituent member is created (step S201). The three-dimensional shape model is a non-loop shape member model having both end portions in the tire circumferential direction.
FIG. 7A shows a three-dimensional shape model 110 of the side rubber member as an example. The three-dimensional shape model 110 has a non-loop shape and has both end portions 112. FIG. 7B is an enlarged view in which the vicinity of both end portions 102 is enlarged. The both end portions 112 are asymptotically smaller as they approach the end so that the cross-sectional shape does not increase at the coupling portion during coupling, and surfaces 114a and 114b are formed. The surfaces 114a and 114b are connected to each other.

次に、3次元形状モデルがメッシュ分割され(ステップS202)、多数の有限要素と節点が生成される。
図8(a)は、図7(a)に示す3次元形状モデル110のX方向矢視図である。部材モデル110は、図8(a)に示すように、6面体ソリッド要素および5面体ソリッド要素で構成された非ループ形状である。
次に、作成された部材モデルについて、ループ形状の部材モデルが作成されるように結合面が設定される(ステップS203)。
Next, the three-dimensional shape model is divided into meshes (step S202), and a large number of finite elements and nodes are generated.
FIG. 8A is a view in the X direction of the three-dimensional shape model 110 shown in FIG. As shown in FIG. 8A, the member model 110 has a non-loop shape composed of hexahedral solid elements and pentahedral solid elements.
Next, for the created member model, a coupling surface is set so that a loop-shaped member model is created (step S203).

具体的には、作成された部材モデルの両端部同士を結合してループ形状の部材モデルを作成するための結合面と被結合面が定められ、この結合面に位置する有限要素の節点が、結合される他方の被結合面に位置する有限要素の節点に対して相対位置が変化しないように拘束条件が付与されることによって、結合面が設定される。
図8(a)に示す部材モデル110の場合、結合面112と被結合面112を定め、結合面112に位置する節点112,112が、被結合面112に位置する節点112,112に対して相対位置が変化しないように拘束条件を付与する。この拘束条件については後述する。
Specifically, a coupling surface and a coupled surface for creating a loop-shaped member model by coupling both ends of the created member model are defined, and the nodes of the finite elements located on this coupling surface are A binding surface is set by applying a constraint condition so that the relative position does not change with respect to the nodes of the finite element located on the other coupled surface to be coupled.
For members model 110 shown in FIG. 8 (a), defines a coupling surface 112 a and the coupling face 112 b, the node 112 u, 112 v located coupling surface 112 a is located in the coupling surface 112 b nodal A constraint condition is given so that the relative position does not change with respect to 112 x and 112 y . This constraint condition will be described later.

こうして、図8(b)に示すように、結合面112が被結合面112に対してあたかも当接したかのように挙動する部材モデル110’が作成される(ステップS204)。すなわち、結合にあたり、節点112と節点112とが、また節点112と節点112とが1つの節点に統合されて共有されるのではなく、それぞれ節点として部材モデル110’中に存在する。したがって、結合面112および被結合面112も部材モデル110’において異なる有限要素の境界面として定められている。 Thus, as shown in FIG. 8 (b), the coupling surface 112 a is as if members model 110 to behave as if in contact with 'is created for the coupling face 112 b (step S204). That is, in connection, the node 112 x and the node 112 u and the node 112 y and the node 112 v are not integrated and shared in one node, but exist as the nodes in the member model 110 ′. . Thus, coupling surfaces 112 a and the coupling face 112 b is also defined as a boundary surface of different finite element in members model 110 '.

次に、別途作成された他の部材モデルと統合されてタイヤモデルが作成される(ステップS205)。ここで、他の部材モデルとの統合は、接合される有限要素同士の節点を共有させることにより、あるいは後述するように結合する有限要素の節点間の相対位置が変化しないように拘束条件を設定することにより行われる。
図9はタイヤモデル120の一部分を示す斜視図である。タイヤモデル120の領域A(灰色領域)にサイドゴム部材をソリッド要素でモデル化した部材モデル110が組み込まれている。作成されたタイヤモデル120はタイヤ特性の演算に供される。
Next, a tire model is created by integrating with another member model created separately (step S205). Here, in order to integrate with other member models, constraint conditions are set so that the joint positions of the finite elements to be joined are shared, or the relative positions between the joints of the finite elements to be joined do not change as described later. Is done.
FIG. 9 is a perspective view showing a part of the tire model 120. A member model 110 in which a side rubber member is modeled as a solid element is incorporated in a region A (gray region) of the tire model 120. The created tire model 120 is used for calculation of tire characteristics.

本発明のタイヤモデルの作成方法は、予め非ループ形状の部材モデルを作成し、この後両端部を結合する。その際、端部において結合する節点は、結合される節点と共有化されず、別個に存在し、これらの節点間の相対位置が変化しないように結合面が定義される。具体的には、結合面に位置する節点の挙動を、この節点が被結合面に位置する有限要素の境界面と当接するときの、この境界面上の有限要素の節点の挙動を用いて規制する拘束条件を結合面に付与する。
したがって、結合面の節点の位置が被結合面の節点の位置と重なる必要はなく、結合面の節点の位置が被結合面における有限要素の境界面上にあればよい。したがって、図10に示すように、結合面と被結合面をずらした形で結合させることもできる。
In the tire model creation method of the present invention, a non-loop member model is created in advance, and then both ends are joined. At that time, the nodes connected at the end portions are not shared with the nodes to be connected, exist separately, and the connection surface is defined so that the relative position between these nodes does not change. Specifically, the behavior of the node located on the coupling surface is regulated using the behavior of the node of the finite element on this boundary surface when this node abuts on the boundary surface of the finite element located on the coupled surface. The constraint condition to be applied is given to the bonding surface.
Therefore, the position of the node of the coupling surface does not need to overlap the position of the node of the coupled surface, and the position of the node of the coupling surface may be on the boundary surface of the finite element on the coupled surface. Therefore, as shown in FIG. 10, it is also possible to couple the coupling surface and the coupled surface in a shifted form.

以下、このような結合面に付与する拘束条件の設定について説明する。図11は、拘束条件を設定するために用いられる変換Tを説明する図である。
結合面の節点(x,y)(図中●印)が、被結合面の有限要素の境界面上に位置する状態を示している。変換Tは、被結合面の有限要素の節点1、2、5、4とこれらの節点間を結ぶ線分によって形成される物理空間上の四角形を、パラメトリック空間上で定義された基準形状(正規化された形状)である一辺の長さが2の正方形に変換されるものである。節点1、2、5、4は正方形の各頂点に、四角形の各辺は正方形の各辺に、四角形の内部領域は正方形の内部領域に写像される。また、この逆変換T−1により正方形を四角形に変換し、正方形の内部領域は四角形の内部領域に、正方形の各頂点は四角形の各節点に、四角形の各辺は正方形の各辺に写像される。すなわち、変換Tは、X−Y座標空間における被結合面の有限要素の境界面をR−S座標空間における正方形に一対一に写像する。
したがって、被結合面の有限要素内に内包される、あるいは辺上に位置する結合面の節点に対して、変換Tにより正方形上の対応点を求めることができる。
より具体的には、形状関数N(r,s),N(r,s),N(r,s),N(r,s)を用いて、X−Y座標空間における位置座標(x,y)を下記式(1)によって位置座標(r、s)と対応づけることができる。ここで、x,y,x,y,x,y,x,yは、それぞれ、被結合部の有限要素の節点1、2、5、4の位置座標である。
なお、図11の例ではパラメトリック空間上の基準形状を正方形状としたが、この形状に制限されない。三角形形状や長方形形状等であってもよい。
Hereinafter, setting of the constraint condition to be applied to such a coupling surface will be described. FIG. 11 is a diagram for explaining the transformation T used for setting the constraint conditions.
The node (x, y) (marked with ● in the figure) of the coupling surface shows a state where it is located on the boundary surface of the finite element of the coupled surface. The transformation T is a quadrature on the physical space formed by the nodes 1, 2, 5, 4 of the finite element of the coupled surface and the line segments connecting these nodes, and a reference shape (normal) defined in the parametric space. Is converted into a square having a side length of 2. Nodes 1, 2, 5, and 4 are mapped to the vertices of the square, each side of the square is mapped to each side of the square, and the inner area of the square is mapped to the inner area of the square. Further, the inverse transformation T- 1 is used to convert a square into a quadrangle, and the square inner area is mapped to the square inner area, each vertex of the square is mapped to each node of the square, and each side of the square is mapped to each side of the square. The That is, the transformation T maps the boundary surface of the finite element of the coupled surface in the XY coordinate space to the square in the RS coordinate space on a one-to-one basis.
Therefore, the corresponding points on the square can be obtained by the transformation T with respect to the nodes of the coupling surface included in the finite element of the coupled surface or positioned on the side.
More specifically, the position in the XY coordinate space using the shape functions N 1 (r, s), N 2 (r, s), N 3 (r, s), and N 4 (r, s). The coordinates (x, y) can be associated with the position coordinates (r, s) by the following formula (1). Here, x 1 , y 1 , x 2 , y 2 , x 5 , y 5 , x 4 , y 4 are the position coordinates of the nodes 1 , 2 , 5 and 4 of the finite element of the coupled part, respectively. .
In the example of FIG. 11, the reference shape in the parametric space is a square shape, but is not limited to this shape. A triangular shape, a rectangular shape, etc. may be sufficient.

Figure 0004466118
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ここで、形状関数N(r,s),N(r,s),N(r,s),N(r,s)は、図12(a)〜(d)で定義される関数である。ここで、式(1)中のマトリクスをMとすると、このマトリクスMの成分が上述した各節点における重み係数Wとなる。
図13は図10に示す部材モデルのY方向矢視図であり、結合面と被結合面とをずらして結合した状態を示す。図13を参照して、具体的に説明すると、節点200(位置座標(x,y))に対する重み係数W(200)は、節点200のR−S空間座標における対応点の位置座標(r,s)を用いると、N(r,s)となり、節点200の位置座標(x,y)は、下記式(2)で表すことができる。
Here, the shape functions N 1 (r, s), N 2 (r, s), N 3 (r, s), and N 4 (r, s) are defined in FIGS. Function. Here, when the matrix in the expression (1) is M, the components of the matrix M are the weighting factors W at the nodes described above.
FIG. 13 is a view of the member model shown in FIG. 10 in the Y direction, and shows a state in which the coupling surface and the coupled surface are shifted and coupled. More specifically, with reference to FIG. 13, the weighting factor W (200) for the node 200 (position coordinates (x 0 , y 0 )) is the position coordinate of the corresponding point in the RS space coordinates of the node 200 ( When r 0 , s 0 ) is used, N 1 (r 0 , s 0 ) is obtained, and the position coordinates (x 0 , y 0 ) of the node 200 can be expressed by the following formula (2).

Figure 0004466118
Figure 0004466118

算出された重み係数Wは結合面の節点毎に規定されてリスト化されるが、被結合面の有限要素毎も上記重み係数Wによって規定される。
上述の場合には被結合面の節点は接合面の節点と重なっていたが、被結合面の有限要素の辺上に位置する結合面の節点については、異なる有限要素で重み係数Wが二重に設定される。このため、重複する節点の一方は削除される。
The calculated weighting factor W is defined and listed for each node of the coupling surface, but each finite element of the coupled surface is also defined by the weighting factor W.
In the above case, the nodes of the coupled surfaces overlap the nodes of the joint surface. However, for the nodes of the coupled surfaces located on the sides of the finite elements of the coupled surfaces, the weighting factor W is doubled with different finite elements. Set to For this reason, one of the overlapping nodes is deleted.

上述した結合面に位置する節点の挙動を規制する拘束条件は、結合面の各節点に作用する物理量を、この節点を内包する被結合面の有限要素の節点の物理量と重み係数Wとを用いて表し、上記式(3)〜(5)に示すような拘束式によって結合面に付与される。
節点1,2,5,4の所定の物理量、例えばX方向の変位をu(1),u(2),u(5),u(4)とすると、節点200におけるX方向の変位u(200)は下記式(3)のように定まる。同様に、Y方向の変位v(200)についても同様の重み係数Wを用いて下記式(4)のように表すことができる。
The constraint condition that regulates the behavior of the node located on the coupling surface described above uses the physical quantity acting on each node of the coupling plane, the physical quantity of the node of the finite element of the coupled surface that includes this node, and the weight coefficient W. And is given to the coupling surface by a constraint formula as shown in the above formulas (3) to (5).
If the predetermined physical quantities of the nodes 1, 2, 5, and 4, for example, the displacement in the X direction are u (1), u (2), u (5), and u (4), the displacement u ( 200) is determined by the following equation (3). Similarly, the displacement v (200) in the Y direction can also be expressed by the following equation (4) using the same weighting factor W.

Figure 0004466118
Figure 0004466118
Figure 0004466118
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このように結合面の節点に作用する物理量を、この節点を内包する被結合面の有限要素の節点の物理量で表すことで、結合面における有限要素の挙動を規制することができる。   Thus, the behavior of the finite element on the coupling surface can be regulated by expressing the physical quantity acting on the node of the coupling surface by the physical quantity of the node of the finite element of the coupled surface that includes the node.

例えば、作成されたタイヤモデル10の変形挙動を動的に算出する。すなわち、動的解析を行なう場合、所定の時間ステップ毎に以下の計算を行なう陽解法を行なう。ある時間ステップにおいて、結合面の節点(拘束される点)に作用する力とこの節点の質量を、被結合面の節点(拘束する節点)に、重み係数wに応じた分配を行なって、これらの節点(被結合面の拘束する節点)の質量および作用する力を修正する。この場合、結合面の拘束される節点すべてに対して上記分配を行なった後、結合面の拘束される節点を除いた部材モデルの節点の加速度を計算する。この後、被結合面の拘束する節点の加速度は、重み係数wiを用いて結合面の境界節点に振り分けられる。こうして、結合面における節点の加速度を求めることができる。求められた節点における加速度とこの節点における質量とを用いてこの節点に加わる力を求める。こうして、次の時間ステップにおいて作用する力を求める。勿論外力として次の時間ステップにおいて節点に力が付加された場合、この力も加算される。このような陽解法は、タイヤの挙動を動的に再現するシミュレーション演算に好適である。 For example, the deformation behavior of the created tire model 10 is dynamically calculated. That is, when dynamic analysis is performed, an explicit method is performed in which the following calculation is performed at every predetermined time step. At a certain time step, the force acting on the joint surface (constrained point) and the mass of this joint are distributed to the joint surface (constrained node) according to the weighting factor w i . Modify the mass of these nodes (the nodes that constrain the coupled surface) and the forces acting on them. In this case, after the above distribution is performed on all the nodes on the coupling surface, the accelerations of the nodes of the member model excluding the nodes on the coupling surface are calculated. Thereafter, the acceleration of the node restrained by the coupled surface is distributed to the boundary node of the coupled surface using the weighting factor wi. In this way, the acceleration of the node on the coupling surface can be obtained. The force applied to this node is obtained using the acceleration at the obtained node and the mass at this node. Thus, the force acting in the next time step is obtained. Of course, when a force is applied to the node at the next time step as an external force, this force is also added. Such an explicit method is suitable for a simulation calculation that dynamically reproduces the behavior of the tire.

また、以下のように静的解析を行なう場合、陰解法を行なうこともできる。
例えば、上記拘束式から結合面の境界節点の自由度を消去したモデルのマトリクスを作成する。この方法は、タイヤの挙動を静的に再現するシミュレーション演算に好適であり、節点の自由度を消去してマトリクス全体における自由度を少なくするので解析に要する演算時間を短縮することができる。
また、別の方法として拘束式から節点の自由度を消去する方法に替えて、モデル全体のマトリクス中、拘束される結合面の節点と拘束する被結合面の節点との対角成分に同じ値のぺナルティ数を加算し、交差成分に同じ値のペナルティ数を減算することで、修正したモデルのマトリクスを作成する。
Moreover, when performing a static analysis as follows, an implicit method can also be performed.
For example, a model matrix is created in which the degrees of freedom of the boundary nodes on the coupling surface are eliminated from the constraint equation. This method is suitable for a simulation calculation that statically reproduces the behavior of the tire, and the degree of calculation required for the analysis can be reduced because the degree of freedom in the entire matrix is reduced by eliminating the degrees of freedom of the nodes.
Alternatively, instead of the method of eliminating the degrees of freedom of the nodes from the constraint equation, the same value is obtained for the diagonal components of the nodes of the constrained coupling surface and the constrained surface in the matrix of the entire model. The corrected model matrix is created by adding the penalty number and subtracting the penalty value of the same value from the intersection component.

例えば、下記式(6)のようなモデルのマトリクスにおいて、u=uの拘束式が定められた場合、下記式(7)のように、uのマトリクス成分を削除して、u,u,uのマトリクス成分で表す。
また、下記式(8)に示すように、マトリクス中のuとuに対応する対角成分k22,k33にペナルティ係数Kを加算し、マトリクス中のuとuの交差成分k23,k32から同じ値のペナルティ係数Kを減算する。ここで、ペナルティ係数Kは例えば、マトリクス中のuとuの対角成分k22,k33の大きい方に1010倍した、極めて大きな値である。
For example, in a model matrix such as the following equation (6), when a constraint equation of u 3 = u 2 is determined, the matrix component of u 3 is deleted as shown in the following equation (7), and u 1 , U 2 , u 4 .
Further, as shown in the following equation (8), a penalty coefficient K is added to the diagonal components k 22 and k 33 corresponding to u 2 and u 3 in the matrix, and the intersection component of u 2 and u 3 in the matrix A penalty coefficient K having the same value is subtracted from k 23 and k 32 . Here, the penalty coefficient K is, for example, a very large value obtained by multiplying 10 10 times the larger of the diagonal components k 22 and k 33 of u 2 and u 3 in the matrix.

Figure 0004466118
Figure 0004466118

Figure 0004466118
Figure 0004466118

Figure 0004466118
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このようにして求められた拘束条件が接合面に付与されて、部材モデルの両端が結合される。
図13に示す例では、結合面の節点の位置が非結合面の節点の位置に対応しない結合形態であるが、勿論、図8(a),(b)に示すような結合面の節点の位置と非結合面の節点の位置とが一致して対応する結合形態であってもよい。
また、本発明では、図14に示すように、部材モデルの両端部の結合面140および被結合面140が当接するように結合する結合形態であってもよいし、図15に示すように、部材モデルの断面形状は両端部を含むタイヤ周方向の位置に関わらず一定とし、部材モデルが結合面150および被結合面150がタイヤ周方向に沿って重なる結合形態であってもよい。
The constraint condition thus obtained is applied to the joint surface, and both ends of the member model are coupled.
In the example shown in FIG. 13, the node position of the coupling surface does not correspond to the position of the node of the non-coupling surface, but of course the nodes of the coupling surface as shown in FIGS. It may be a coupled form in which the position coincides with the position of the node of the non-bonded surface.
Further, in the present invention, as shown in FIG. 14, the coupling may be such that the coupling surfaces 140 a and the coupled surfaces 140 b at both ends of the member model are in contact with each other, as shown in FIG. 15. , the cross-sectional shape of the member model is constant regardless of the tire circumferential positions including both ends, even members model coupling surface 0.99 a and the coupling face 0.99 b a bound form overlapping along the tire circumferential direction Good.

図14における結合形態の場合には、結合する有限要素の材料定数、例えば質量密度や剛性定数(ヤング率や剪断剛性)を非結合部分の質量密度や剛性定数に対して1.2〜1.8倍高く設定して、タイヤモデルにおける結合部分に起因するタイヤ周方向の不均一性を表すことができる。
また、図15に示す結合形態の場合には、部材モデルにおける両端部の材料定数の値も非結合部分と同様の値にし、結合部分において厚さが厚くなる形状変化によって質量および剛性が変化する。これによって、タイヤモデルにおける結合部分に起因するタイヤ周方向の不均一性を表すことができる。
In the case of the coupling form in FIG. 14, the material constants of the finite elements to be coupled, for example, the mass density and the stiffness constant (Young's modulus and shear stiffness) are 1.2 to 1. By setting it 8 times higher, it is possible to represent the non-uniformity in the tire circumferential direction caused by the joint portion in the tire model.
In the case of the coupling form shown in FIG. 15, the material constant values at both ends in the member model are also set to the same values as in the non-bonded portion, and the mass and rigidity change due to the shape change in which the thickness increases at the bonded portion. . As a result, the non-uniformity in the tire circumferential direction caused by the joint portion in the tire model can be expressed.

さらに、本発明において、非ループ形状の部材モデルの対象となるタイヤ構成部材としては、例えばトレッドゴム部材、サイドゴム部材、ビードフィラーゴム部材、ライナーゴム部材、カーカス部材、ベルト部材およびビードコア部材等が挙げられる。
図16は、ベルト部材をシェル要素でモデル化した部材モデルの平面図である。この部材モデルの結合部(結合線)160および被結合部(結合線)160は、タイヤ周方向に対して傾斜しており、この傾斜した結合部160および被結合部160が結合される。
図17は、カーカス部材をシェル要素でモデル化した部材モデルの平面図である。この部材モデルの結合部(結合線)170および被結合部(結合線)170は、タイヤ周方向に対して直交して、この結合部170および被結合部170が結合される。
Further, in the present invention, examples of the tire constituent member that is a target of the non-loop member model include a tread rubber member, a side rubber member, a bead filler rubber member, a liner rubber member, a carcass member, a belt member, and a bead core member. It is done.
FIG. 16 is a plan view of a member model in which a belt member is modeled by a shell element. The coupling portion of the member model (bond line) 160 a and the coupling portion (coupling lines) 160 b are inclined with respect to the tire circumferential direction, is bonded the inclined coupling part 160 a and the coupling portion 160 b Is done.
FIG. 17 is a plan view of a member model obtained by modeling a carcass member with a shell element. The coupling portion of the member model (bond line) 170 a and the coupling portion (coupling lines) 170 b are perpendicular to the tire circumferential direction, the coupling portions 170 a and the coupling portion 170 b is coupled.

図18および図19は、トレッド部材モデルの接合面を説明するための図である。
図18(a)はタイヤ周方向に平行な平面でトレッド部材モデルを切断した断面図であり、符号181は接合面を表す。図18(b)は、図18(a)に示すトレッド部材モデルの接合面を模式的に表した斜視図である。接合面は、タイヤ周方向に対して傾斜しており、この傾斜した結合部と被結合部が結合される。
図19(a)はタイヤ周方向に平行な平面でトレッド部材モデルを切断した断面図であり、符号191は接合面を表す。図19(b)は、図19(a)に示すトレッド部材モデルの接合面を模式的に表した斜視図である。接合面は、タイヤ周方向に対して直交しており、この結合部と被結合部が結合される。
18 and 19 are diagrams for explaining the joint surface of the tread member model.
FIG. 18A is a cross-sectional view of the tread member model cut along a plane parallel to the tire circumferential direction, and reference numeral 181 represents a joint surface. FIG. 18B is a perspective view schematically showing the joint surface of the tread member model shown in FIG. The joint surface is inclined with respect to the tire circumferential direction, and the inclined coupling portion and the coupled portion are coupled.
FIG. 19A is a cross-sectional view of the tread member model cut along a plane parallel to the tire circumferential direction, and reference numeral 191 represents a joint surface. FIG. 19B is a perspective view schematically showing the joint surface of the tread member model shown in FIG. The joining surface is orthogonal to the tire circumferential direction, and the coupling portion and the coupled portion are coupled.

タイヤモデルが結合面を含む部材モデルを複数有する場合には、各部材モデルの結合面がタイヤの周方向に対して一箇所に集中することなく配置することが好ましい。すなわち、それぞれの部材モデルの結合面がタイヤ周方向に対して等間隔になるように配置することが好ましい。例えば、結合面を有する部材モデルが2つであれば、各部材モデルの結合面をタイヤ周方向に対して対角となるように配置し、結合面を有する部材モデルが3つであれば、各部材の接合面をタイヤ周方向に対して60°ずらして配置することが好ましい。
カーカス部材、サイドウォール部材、およびチューブスレイナー部材が結合面を有する場合の一例を図20に示す。符号201はカーカス部材の結合面の位置を表し、符号202はサイドウォール部材の結合面の位置を表し、符号203はチューブレスライナーの位置を表す。この場合には、それぞれの部材モデルの結合面はタイヤ周方向に対して等間隔になるように配置される。
When the tire model has a plurality of member models including coupling surfaces, it is preferable that the coupling surfaces of the respective member models are arranged without being concentrated in one place with respect to the circumferential direction of the tire. That is, it is preferable to arrange so that the joint surfaces of the respective member models are equally spaced with respect to the tire circumferential direction. For example, if there are two member models having connecting surfaces, the connecting surfaces of each member model are arranged diagonally with respect to the tire circumferential direction, and if there are three member models having connecting surfaces, It is preferable to dispose the joining surfaces of the respective members by shifting by 60 ° with respect to the tire circumferential direction.
An example of the case where the carcass member, the sidewall member, and the tube strainer member have a coupling surface is shown in FIG. Reference numeral 201 represents the position of the bonding surface of the carcass member, reference numeral 202 represents the position of the bonding surface of the sidewall member, and reference numeral 203 represents the position of the tubeless liner. In this case, the connecting surfaces of the respective member models are arranged at equal intervals in the tire circumferential direction.

以上、本発明に係るタイヤモデル作成方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。   The tire model creation method according to the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications are made without departing from the gist of the present invention. May be.

シミュレーション装置の概略を示す概略図である。It is the schematic which shows the outline of a simulation apparatus. シミュレーション装置によって実行されるタイヤ特性のシミュレーション処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the simulation process of the tire characteristic performed with a simulation apparatus. 乗用車用タイヤのタイヤモデルの一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of a tire model of a tire for passenger cars. (a)はタイヤボディ部モデル14の一例の斜視図であり、(b)は、タイヤボディ部モデルのタイヤ断面方向で切断したときのタイヤボディ部モデルの右半分の断面図である。(A) is a perspective view of an example of the tire body part model 14, (b) is sectional drawing of the right half of a tire body part model when it cut | disconnects in the tire cross section direction of a tire body part model. トレッドパターン部モデルの斜視図である。It is a perspective view of a tread pattern part model. 本発明のタイヤモデル作成方法の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the tire model creation method of this invention. サイドゴム部材の3次元形状モデルを示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional shape model of a side rubber member. 図7(a)に示す3次元形状モデルのX方向矢視図である。It is an X direction arrow directional view of the three-dimensional shape model shown to Fig.7 (a). タイヤモデルの一部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of tire model. 3次元形状モデルの係合形態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the engagement form of a three-dimensional shape model. 拘束条件を設定するために用いられる変換Tを説明する図である。It is a figure explaining the conversion T used in order to set a constraint condition. 形状関数を示す図である。It is a figure which shows a shape function. 図10に示す部材モデルの変換Tを説明する図である。It is a figure explaining conversion T of the member model shown in FIG. 3次元形状モデルの結合形態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coupling | bonding form of a three-dimensional shape model. 3次元形状モデルの結合形態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the coupling | bonding form of a three-dimensional shape model. ベルト部材をシェル要素でモデル化した部材モデルの平面図である。It is a top view of the member model which modeled the belt member with the shell element. カーカス部材をシェル要素でモデル化した部材モデルの平面図である。It is a top view of the member model which modeled the carcass member with the shell element. トレッド部材モデルの接合面を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the joint surface of a tread member model. トレッド部材モデルの接合面を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the joint surface of a tread member model. カーカス部材、サイドウォール部材、およびチューブスレイナー部材が結合面を有する場合の一例を示す図である。It is a figure which shows an example in case a carcass member, a side wall member, and a tube strainer member have a coupling surface.

符号の説明Explanation of symbols

1 シミュレーション装置
2 中央演算処理装置(CPU)
3 メモリ
4 入出力ポート
5 入力装置
6 出力装置
7 外部記憶装置
1 Simulation device 2 Central processing unit (CPU)
3 Memory 4 Input / Output Port 5 Input Device 6 Output Device 7 External Storage Device

Claims (8)

入力装置と、
出力装置と、
CPUと、
を備えた、タイヤ特性をシミュレーションするためのシミュレーション装置の動作方法であって、
前記CPUが、
タイヤを構成するタイヤ構成部材をモデル化したタイヤ周方向に両端部を有する非ループ形状の部材モデルを作成するステップと、
作成された部材モデルをメッシュ分割し、多数の有限要素と節点を生成するステップと、
前記部材モデル前記両端部同士を結合してループ形状の部材モデルとする際、オペレータにより前記入力装置から入力された前記節点の挙動を規制する拘束条件に基づいて、前記両端部の一方の結合部に位置する有限要素の節点が、結合される他方の被結合部に位置する有限要素の節点に対して相対位置が変化しないように定義された結合部を設定するステップと、
設定された前記結合部を前記被結合部に結合してループ形状の部材モデルとするステップと、
この部材モデルを用いて、3次元形状のタイヤモデルを作成するステップと、
前記タイヤモデルに対してオペレータにより前記入力装置から入力されたシミュレーション条件に基づいて、シミュレーション演算を実行してタイヤ特性を演算するステップと、
演算されたタイヤ特性を前記出力装置により出力するステップと
を実行することを特徴とするシミュレーション装置の動作方法。
An input device;
An output device;
CPU,
An operation method of a simulation apparatus for simulating tire characteristics, comprising:
The CPU is
The tire components constituting the tire was modeling, creating a member models for non-loop shape with both end portions in the tire circumferential direction,
Meshing the created member model to generate a large number of finite elements and nodes;
When the member model loop-shaped bonded to the both end portions of the member model, based on the constraints to regulate the behavior of the nodes which is input from the input device by the operator, one bond of the end portions Setting a coupling part defined such that the relative position of the node of the finite element located in the part does not change relative to the node of the finite element located in the other coupled part to be coupled;
Coupling the set coupling part to the coupled part to form a loop-shaped member model;
Using this member model to create a three-dimensional tire model;
Based on the simulation conditions input from the input device by the operator for the tire model, performing simulation calculation to calculate tire characteristics;
Outputting the calculated tire characteristics by the output device;
The operation method of the simulation apparatus characterized by performing this .
前記拘束条件は、前記結合部に位置する節点の挙動を、この節点が前記被結合部に位置する有限要素の境界面と当接するときの、この境界面上の有限要素の節点の挙動を用いて規制するものであり、この拘束条件を前記結合部に付与することにより、前記結合部が設定される請求項1に記載のシミュレーション装置の動作方法。 The constraint condition uses the behavior of the node located at the coupling portion as the behavior of the node of the finite element on the boundary surface when the node abuts on the boundary surface of the finite element located at the coupled portion. It is intended to regulate Te, by applying the constraint to the coupling portion, the operation method of the simulation apparatus according to claim 1, wherein the coupling portion is set. 前記結合部に作用する物理量が所定範囲から外れた場合、前記拘束条件が前記結合部から解除される付帯条件を前記結合部に付与する請求項2に記載のシミュレーション装置の動作方法。 The operation method of the simulation apparatus according to claim 2, wherein when a physical quantity acting on the coupling portion is out of a predetermined range, an incidental condition for releasing the constraint condition from the coupling portion is given to the coupling portion. 前記部材モデルは、トレッドゴム部材、サイドゴム部材、ビードフィラーゴム部材、ライナーゴム部材、カーカス部材、ベルト部材およびビードコア部材の中から選択された少なくとも1つ以上の部材を再現したモデルである請求項1〜3のいずれか1項に記載のシミュレーション装置の動作方法。 2. The member model is a model reproducing at least one member selected from a tread rubber member, a side rubber member, a bead filler rubber member, a liner rubber member, a carcass member, a belt member and a bead core member. The operation | movement method of the simulation apparatus of any one of -3. 前記部材モデルの両端部がタイヤ周方向に沿って重なるように結合される請求項1〜4のいずれか1項に記載のシミュレーション装置の動作方法。 The operation method of the simulation apparatus according to claim 1, wherein both ends of the member model are coupled so as to overlap along a tire circumferential direction. 前記部材モデルの断面形状は、前記両端部を含むタイヤ周方向の位置に関わらず一定であり、前記部材モデルにおける前記両端部の材料定数も一定である請求項5に記載のシミュレーション装置の動作方法。 The operation method of the simulation apparatus according to claim 5, wherein a cross-sectional shape of the member model is constant regardless of a position in a tire circumferential direction including the both end portions, and a material constant of the both end portions in the member model is also constant. . 前記部材モデルは、前記両端部が結合したときの断面形状が非結合位置における断面形状と等しくなる様に、前記両端部のそれぞれの断面形状は端に近づくにつれ漸近的に小さくなる断面形状を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のシミュレーション装置の動作方法。 The member model has a cross-sectional shape in which each cross-sectional shape of the both end portions becomes asymptotically smaller as it approaches the end so that a cross-sectional shape when the both end portions are joined becomes equal to a cross-sectional shape at a non-joining position. The operation method of the simulation apparatus according to claim 1. 前記部材モデルにおける前記両端部の結合部分の材料定数のうち、質量密度および剛性定数を、非結合部分に対して1.2〜1.8倍高く設定する請求項7に記載のシミュレーション装置の動作方法。 The operation of the simulation apparatus according to claim 7, wherein a mass density and a stiffness constant are set to be 1.2 to 1.8 times higher than a non-bonded portion among material constants of a bonded portion at both ends in the member model. Method.
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