JP4708759B2 - Simulation method - Google Patents
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Description
本発明は、有限要素法を用いてタイヤに発生する亀裂の進展を予測するシミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a simulation method for predicting the progress of a crack generated in a tire using a finite element method.
近年では、有限要素法を用いてタイヤに発生する亀裂の進展を予測するシミュレーション方法が提供されている。このシミュレーション方法では、具体的には、先ず、数値解析が可能な要素の集合体によりタイヤのモデル(以下では単にグローバルモデルと称する)が設定されるとともに、数値解析が可能な要素の集合体によりタイヤに発生する亀裂のモデル(以下では単にローカルモデルと称する)が設定される。そして、所定条件の下でグローバルモデル及びローカルモデルの挙動が解析され、タイヤに発生する亀裂の進展が予測されている。また、他には重合メッシュ法による有限要素法を用いた複合材料の解析手法の事例1が報告(例えば、非特許文献1参照)されている。
しかしながら、グローバルモデルに対応するタイヤと、ローカルモデルに対応するタイヤの亀裂との間の挙動には物理現象である相互干渉が存在するにも関わらず、上記シミュレーション方法ではこの相互干渉が考慮されていないため、タイヤに発生する亀裂の進展をより正確に予測することは困難であった。 However, despite the existence of mutual interference, which is a physical phenomenon, in the behavior between the tire corresponding to the global model and the crack of the tire corresponding to the local model, this simulation method takes this mutual interference into consideration. Therefore, it is difficult to accurately predict the progress of cracks occurring in the tire.
一方、上記事例1では、各部材の間に存在する相互干渉が考慮されたモデルを用いる解析手法が示されている。ところが、当該解析手法は、任意の各部材の間に存在する相互干渉が考慮されたモデルを用いており、タイヤにおける各部材の間に生じる相互干渉が考慮されたモデルを用いていないため、タイヤの亀裂の進展などを含むタイヤの寿命をより正確に予測することができなかった。 On the other hand, in the above case 1, an analysis method using a model in which mutual interference existing between members is taken into account is shown. However, this analysis method uses a model that takes into account the mutual interference that exists between each arbitrary member, and does not use a model that takes into account the mutual interference that occurs between each member in the tire. The life of the tire, including the development of cracks, could not be predicted more accurately.
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤにおける各部材の間に存在する相互干渉を考慮したモデルを用いることにより、タイヤの寿命をより正確に予測することができるシミュレーション方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and by using a model that takes into account the mutual interference between the members in the tire, a simulation that can more accurately predict the life of the tire It aims to provide a method.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の特徴を有する。すなわち、演算処理を行う処理部と、前記処理部による演算を実行するための情報が記憶された記憶部とを備えるコンピュータを用いて、タイヤに発生する変位を算出するシミュレーション方法であって、前記処理部は、数値解析が可能な要素の集合体によりタイヤをモデル化したグローバルモデルに、数値解析が可能な要素の集合体により前記タイヤに発生する亀裂をモデル化したローカルモデルが重複して設定されたタイヤモデルにおいて、前記グローバルモデル及び前記ローカルモデルを構成する各要素に設定されている値に基づいて、有限要素法解析により、前記タイヤの内部に生じる応力及び歪みを含む変位を算出する変位算出ステップと、
前記変位算出ステップにおいて算出された前記タイヤモデルの変位に基づいて前記タイヤに発生する亀裂の進展を予測する予測ステップと、を実行し、前記処理部は、前記変位算出ステップでは、前記変位算出ステップにおいて算出された前記タイヤモデルの変位における、前記グローバルモデルと前記ローカルモデルとが重複する重複部分の変位を前記グローバルモデルと前記ローカルモデルの変位の和に設定するとともに、前記ローカルモデルの境界部分の変位をゼロに設定することを要旨とする。
The present invention has the following features to solve the above problems. That is, a processing unit for performing arithmetic processing, using a computer and a said processing storage unit in which information for executing the operation is stored by the unit, a simulation method for calculating the displacement generated in the tire, the The processing unit is set to overlap the local model that models the crack generated in the tire by the aggregate of elements that can be numerically analyzed in the global model that models the tire by the aggregate of elements that can be numerically analyzed. In the tire model thus obtained, a displacement for calculating a displacement including stress and strain generated in the tire by a finite element method analysis based on values set in each element constituting the global model and the local model A calculation step;
Perform a prediction step of predicting the progress of a crack generated in the tire on the basis of the displacement of the tire model which has been calculated in the displacement calculating step, the processing unit, in the displacement calculating step, the displacement calculating step In the displacement of the tire model calculated in step 1, the displacement of the overlapping portion where the global model and the local model overlap is set to the sum of the displacement of the global model and the local model, and the boundary portion of the local model The gist is to set the displacement to zero.
このような本発明によれば、グローバルモデル及びローカルモデルの重複部分の変位がそれぞれのモデルの変位の和とされ、ローカルモデルの境界部分のローカルモデルの変位がゼロとされることにより、グローバルモデルとローカルモデルとの間の相互干渉が考慮された状態となるため、タイヤの寿命(例えば、ベルト層の端部に発生する亀裂の進展、カーカスの端部に発生する亀裂の進展、ワイヤーチェーファーの端部に発生する亀裂の進展、ナイロンチェーファーの端部に発生する亀裂の進展、又はタイヤに備えられたショルダー部の近くに配置されるカーカス部分に発生する亀裂の進展)をより正確に予測することができる。 According to the present invention as described above, the displacement of the overlapping portion of the global model and the local model is set as the sum of the displacements of the respective models, and the displacement of the local model at the boundary portion of the local model is set to zero. The tire life (for example, crack growth at the end of the belt layer, crack growth at the end of the carcass, wire chafer) More accurately, the progress of cracks occurring at the end of the tire, the progress of cracks occurring at the end of the nylon chafer, or the progress of cracks occurring in the carcass located near the shoulder provided in the tire) Can be predicted.
上記発明においては、前記処理部は、前記予測ステップでは、前記タイヤモデルと、タイヤを構成するゴムの時系列変化とに基づいて有限要素法解析により、タイヤに発生する亀裂の進展を予測してもよい。ここで、ゴムは時間が経過するにつれて脆くなる性質を有する。これはゴムがタイヤの内側又は外側から侵入してくる酸素・水分・熱にさらされるからである。このため、ゴムに発生する亀裂を進ませようとする推進力に対する抗力が時間の経過とともに低下することとなる。したがって、ゴムの時系列変化が用いられることにより、タイヤに発生する亀裂の進展をより正確に予測することができる。 In the above invention, in the prediction step , the processing unit predicts the progress of a crack generated in the tire by a finite element method analysis based on the tire model and a time series change of rubber constituting the tire. May be. Here, rubber has the property of becoming brittle over time. This is because rubber is exposed to oxygen, moisture, and heat entering from the inside or outside of the tire. For this reason, the resistance to the propulsive force that tries to advance the crack generated in the rubber decreases with time. Therefore, the progress of cracks occurring in the tire can be predicted more accurately by using the time series change of rubber.
上記発明においては、前記処理部は、前記予測ステップでは、前記タイヤモデルと、タイヤを構成するゴムの亀裂速度とに基づいて有限要素法解析により、前記タイヤに発生する亀裂の進展を予測してもよい。また、前記タイヤモデルと、タイヤを構成するゴムの温度とに基づいて有限要素法解析により、タイヤに発生する亀裂の進展を予測してもよい。この場合には、ゴムの亀裂速度及び温度が有限要素法解析に用いられるため、タイヤに発生する亀裂の進展をより正確に予測することができる。 In the above invention, in the prediction step , the processing unit predicts the progress of a crack generated in the tire by a finite element method analysis based on the tire model and a crack speed of a rubber constituting the tire. May be. Further, the progress of cracks occurring in the tire may be predicted by finite element analysis based on the tire model and the temperature of the rubber constituting the tire. In this case, since the crack speed and temperature of the rubber are used for the finite element method analysis, the progress of the crack generated in the tire can be predicted more accurately.
上記発明においては、前記処理部によって実行される予測ステップは、さらに、数値解析が可能な要素の集合体により路面をモデル化した路面モデルを設定するステップと、グローバルモデルが路面モデルを転動することにより発生するトレッド部の磨耗量を予測するステップと、予測された磨耗量に基づいてグローバルモデルを変更するステップと、変更されたグローバルモデルに基づいて有限要素法解析により、タイヤに発生する亀裂の進展を予測するステップとを備えてもよい。この場合には、予測された磨耗量により変更されたグローバルモデルが有限要素法解析に反映されることにより、タイヤに発生する亀裂の進展をより正確に予測することができる。 In the above invention, the prediction step executed by the processing unit further includes a step of setting a road surface model obtained by modeling a road surface by an aggregate of elements capable of numerical analysis , and a global model rolls the road surface model. Of the tread portion caused by the wear, a step of changing the global model based on the predicted wear amount, and a crack generated in the tire by finite element analysis based on the changed global model Predicting the progress of the process. In this case, the progress of cracks occurring in the tire can be predicted more accurately by reflecting the global model changed according to the predicted wear amount in the finite element method analysis.
本発明によれば、タイヤにおける各部材の間に存在する相互干渉を考慮したモデルを用いることにより、タイヤの亀裂の進展をより正確に予測することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the progress of the crack of a tire can be estimated more correctly by using the model which considered the mutual interference which exists between each member in a tire.
(空気入りタイヤの構成)
本実施形態における空気入りタイヤ1について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態における空気入りタイヤ1の断面を示す図である。図1に示すように、空気入りタイヤ1は、溝で区画された陸部を有するトレッド部2と、トレッド部2の両端からタイヤ半径方向内方に延びるサイドウォール部3と、サイドウォール部3の半径方向内端に位置しているビードコア4と、ビードコア4の上部に埋設され、細切り上の硬質のゴムで形成されているビードフィラー5と、トレッド部2からサイドウォール部3を通りビードコア4に至るカーカス6と、トレッド部2の内側とカーカス6の半径方向外側との間にトレッド部2の周方向に沿って延びる複数のベルト層7と、トレッド部2の内側とベルト層7の半径方向外側との間にベルト層7を覆うキャップ層8と、カーカス6の折り返し部分を補強するワイヤーチェーファー9とを備えている。
(Composition of pneumatic tire)
The pneumatic tire 1 in the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a cross section of a pneumatic tire 1 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, a pneumatic tire 1 includes a
本実施形態におけるベルト層7は、ゴム71とゴム71で被覆されたコード72とを備えている。同様にしてキャップ層8も、ゴム81とゴム81で被覆されたコード82とを備えている。このゴム71(又はゴム81)で被覆されたコード72(又はコード82)がタイヤ赤道CLに対して小角度で螺旋巻されている。
The belt layer 7 in the present embodiment includes a
(コンピュータの構成)
本実施形態におけるコンピュータ200について図面を参照しながら説明する。図2は、本実施形態におけるコンピュータ200の構成を示す図である。図2に示すように、コンピュータ200は、タイヤの性能をシミュレーションするのに必要な値の入力を促す入力部211と、処理部213により処理を実行するためのプログラムなどを記憶する記憶部212と、入力部211により入力された値及び記憶部212に記憶された値に基づいて有限要素法等の解析手法により、タイヤの性能を予測する処理部213と、処理部213により予測された性能の結果を表示する表示部214とを備えている。
(Computer configuration)
The
前記処理部213は、数値解析が可能な要素の集合体によりタイヤをモデル化したグローバルモデル100を設定する。図3は、本実施形態におけるグローバルモデル100を示す図である。図3に示すように、グローバルモデル100は、要素100a,100b,100c…の集合体である。各要素100a,100b,100c…は、処理部213により数値解析が可能なデータである。例えば、各要素100a,100b,100c…には、2次元の3角形・4角形からなる膜要素、又は3次元の四面体からなるソリッド要素などが挙げられる。また、要素100a,100b,100c…には、座標のデータ、材料の特性を示す値などが定義されている。
The
処理部213は、数値解析が可能な要素の集合体によりローカルモデル110を設定する。図4は、本実施形態におけるローカルモデル110を示す図である。図4に示すように、ローカルモデル110は、タイヤに備えられたコードをモデル化したコードモデル111と、タイヤに発生する亀裂をモデル化した亀裂モデル112とを備えている。この亀裂モデル112の先端部113には蜘蛛の巣状に各要素が配列されているため、応力の集中が低減される。なお、コードモデル111は、カーカス6、ベルト層7、キャップ層8、ワイヤーチェーファー9に含まれるコード及びその周辺の亀裂がモデル化されたものである。
The
この処理部213は、グローバルモデル100及びローカルモデル110の重複部分の変位をそれぞれのモデルの変位の和とする(変位条件1)とともに、ローカルモデル110の境界部分の該ローカルモデル110の変位をゼロとする(変位条件2)。ここで、図5は、グローバルモデル100とローカルモデル110との関数を示す図である。図5に示すように、グローバルモデル100の関数はuGであり、ローカルモデル110の関数はuLである。また、グローバルモデル100の関数とローカルモデル110の関数との重なる部分はuG+uLとされる(変位条件1に対応)。さらに、ローカルモデル110の境界部分のローカルモデル110の関数uLは0とされる(変位条件2に対応)。上述した処理部213は、これらの変位条件の下で、後述する図6及び図7の処理を実行する。
The
処理部213は、グローバルモデル100及びローカルモデル110に基づいて有限要素法解析により、タイヤに発生する亀裂の進展(例えば、ベルト層7の端部Tに発生する亀裂の進展、カーカス6の端部6aに発生する亀裂の進展、ワイヤーチェーファー9(又はナイロンチェーファー)の端部9aに発生する亀裂の進展、又はショルダー部10の近くに配置されるカーカス部分6bに発生する亀裂の進展、タイヤの寿命など)を予測する(ステップ5−8参照)。
Based on the
処理部213は、グローバルモデル100及びローカルモデル110と、タイヤを構成するゴムの時系列変化とに基づいて、タイヤに発生する亀裂の進展を予測する。ここで、ゴムの時系列変化には、後述するクリープ歪特性曲線によるゴムの時系列変化が挙げられる(ステップ8及びステップ9参照)。
The
処理部213は、数値解析が可能な要素の集合体により路面をモデル化した路面モデル(図示せず)を設定し、グローバルモデル100が路面モデル(図示せず)を転動することにより発生するトレッド部2の磨耗量を予測し、予測した磨耗量に基づいてグローバルモデル100及びローカルモデル110の形状を変更し、変更したグローバルモデル100及びローカルモデル110に基づいてタイヤに発生する亀裂の進展を予測する(ステップ5−8及びステップ11参照)。
The
処理部213は、グローバルモデル100及びローカルモデル110と、タイヤを構成するゴムの亀裂速度とに基づいて有限要素法解析により、タイヤに発生する亀裂の進展を予測する(ステップ5−2,5−6,5−7,5−8)。処理部213は、グローバルモデル100及びローカルモデル110と、タイヤを構成するゴムの温度とに基づいて有限要素法解析により、タイヤに発生する亀裂の進展を予測する(ステップ4,ステップ7)。
The
(シミュレーション方法)
本実施形態におけるコンピュータ200の動作について図面を参照しながら説明する。図6は、本実施形態にけるコンピュータ200の動作を示すフロー図である。図6に示すように、ステップ1において、処理部213は、グローバルモデル100及びローカルモデル110を設定するとともに、上述した変位条件1及び変位条件2を設定する。この処理部213は、変位条件1及び変位条件2に基づいて後述する処理を実行する。
(Simulation method)
The operation of the
ステップ2において、処理部213は、グローバルモデル100及びローカルモデル110を構成する各要素に設定されている座標データ、材料の特性を示す値などに基づいて、タイヤの内部に生じる応力及び歪を算出する。
In
ステップ3において、処理部213は、グローバルモデル100が路面モデル(図示せず)上を転動している転動時間などに関する解析条件を設定する。
In
ステップ4において、処理部213は、入力されたゴムのサンプルのtanδ、熱伝導率の測定値、及びタイヤ周りの熱伝導率の測定値に基づいて有限要素法解析により、タイヤの熱解析を実行し、タイヤ各部における温度を予測する。
In
ステップ5において、処理部213は、後述する破壊パラメータを算出することにより、ゴムにおける亀裂が進行する亀裂速度を予測して亀裂モデル112の先端部113におけるモデルを変更する処理(破壊パラメータ算出処理)を実行する。
In
図7は、本実施形態におけるステップ5の破壊パラメータ算出処理を示す図である。図7に示すように、ステップ5−1において、処理部213は、亀裂モデル112の先端部113における温度・応力を算出し、算出した温度(予測温度)・応力、及びグローバルモデル100が路面モデル(図示せず)上を転動している転動時間に基づいて、ゴムにおける亀裂を進ませようとする進展力に対するゴムの抗力を算出する。
FIG. 7 is a diagram showing the destruction parameter calculation process in
ステップ5−2において、処理部213は、後述する抗力特性曲線の設定を促す。図8は抗力特性曲線を示す図である。この抗力特性曲線が導かれる過程は以下の通りである。先ず、亀裂が入っているゴムのサンプルが一定の温度に保たれた環境槽に入れられる。そして、当該ゴムの疲労試験が行われ、ゴムにおける亀裂を進ませようとする進展力の度合い、及び環境槽における温度・時間の関係により、当該進展力に対する抗力が求められる。これにより、環境槽における温度・時間が変更されることにより、ゴムの抗力−環境槽における温度・時間の関係を示す抗力特性曲線が導かれる。
In step 5-2, the
ステップ5−3において、処理部213は、グローバルモデル100が路面モデル(図示せず)上を転動している転動時間と、亀裂モデル112の先端部113における予測温度と、図8に示す抗力特性曲線とに基づいて、当該転動時間及び当該温度に対応する抗力を特定する。この処理部213は、一方で、タイヤの全周に沿うベルト層7などの端部における算出された応力又は歪に基づいてJ積分を算出し、算出結果であるJ値を破壊パラメータとする。この破壊パラメータは、J積分の結果であるJ値に限定されずに、応力拡大係数、エネルギー解放率、C積分による結果、T積分による結果などであってもよい。
In Step 5-3, the
ステップ5−4において、処理部213は、算出されたJ値がステップ5−1により算出された抗力よりも大きいか否か判定する。また、処理部213は、算出されたJ値がステップ5−1により算出された抗力よりも大きい場合には亀裂の進展があると判定し、算出されたJ値がステップ5−1により算出された抗力よりも小さい場合には亀裂の進展がないと判定する。
In Step 5-4, the
ステップ5−5において、処理部213は、ステップ5−4により亀裂の進展があると判定されたか否か確認する。また、ステップ5−4により亀裂の進展があると判定された場合にはステップ5−7の処理に移り、ステップ5−4により亀裂の進展がないと判定された場合には破壊パラメータ算出処理を終了する。
In step 5-5, the
ステップ5−6において、処理部213は、後述する亀裂速度特性曲線の設定を促す。図9は、亀裂速度特性曲線を示す図である。この亀裂速度特性曲線が導かれる過程は以下の通りである。先ず、亀裂が入っているゴムのサンプルが一定の温度に保たれた環境槽に入れられる。そして、当該ゴムの疲労試験が行われ、算出された破壊パラメータの値及び環境槽における温度・時間の関係により、ゴムにおける亀裂が進行する亀裂速度が求められる。これにより、亀裂速度−破壊パラメータ・環境槽における温度の関係を示す亀裂速度特性曲線が導かれる。
In step 5-6, the
ステップ5−7において、処理部213は、ステップ5−1により算出された亀裂モデル112の先端部113における予測温度、ステップ5−3により算出された破壊パラメータ、及び亀裂速度特性曲線に基づいて、当該破壊パラメータ及び当該温度に対応する亀裂速度を特定する。
In Step 5-7, the
ステップ5−8において、処理部213は、ステップ5−7により特定された亀裂速度に基づいて、亀裂モデル112の先端部113における形状を変更する。この処理部213は、変更された亀裂モデル112及びその他のモデルに基づいて有限要素法解析により、タイヤに発生する亀裂の進展を予測する。
In step 5-8, the
ステップ5における破壊パラメータ算出処理が終了すると、ステップ6の処理が行われる。ステップ6において、処理部213は、タイヤ各部におけるゴムのサンプルのtanδ、熱伝導率の測定値、及びタイヤ周りの熱伝導率の測定値の入力を促す。ステップ7において、処理部213は、入力されたゴムのサンプルのtanδ、熱伝導率の測定値、及びタイヤ周りの熱伝導率の測定値に基づいて有限要素法解析により、タイヤの熱解析を実行し、タイヤ各部における温度を予測する。
When the destruction parameter calculation process in
ステップ8において、処理部213は、後述するクリープ歪特性曲線の入力を促す。このクリープ歪特性曲線が導かれる過程は以下の通りである。先ず、タイヤ各部を構成するゴムのサンプルが環境槽に入れられる。そして、タイヤに内圧が加えられる。一定荷重及び一定温度が加えられた条件で、ゴムのサンプルのクリープ試験が行われる。このクリープ試験において環境槽における温度・時間が変更されることにより、ゴムのサンプルのクリープ歪−ゴムの応力・環境槽における温度・時間の関係を示すクリープ歪特性曲線が導かれる。
In
ステップ9において、処理部213は、グローバルモデル100に内圧が加えられた場合には、ステップ8により設定されたクリープ歪特性曲線を含む情報に基づいて有限要素法解析により応力解析を実行し、その解析結果に応じたグローバルモデル100及びローカルモデル110を設定する。
In
ステップ10において、処理部213は、後述する磨耗量特性曲線の設定を促す。この磨耗量特性曲線が導かれる過程は以下の通りである。具体的には、トレッド部2におけるゴムのサンプルが路面に押付けられ、ゴムに掛かる圧力と、ゴムの滑り量と、摩滅するゴムの量(以下では単に磨耗量と称する)とが測定される。これにより、磨耗量−ゴムに掛かる圧力・ゴムの滑り量を示す磨耗量特性曲線が導かれる。
In
ステップ11において、処理部213は、有限要素法解析における陽解法により、一定荷重のグローバルモデル100が路面モデル(図示せず)から離れる時のトレッド部2に掛かる圧力とトレッド部2の滑り量とを算出する。この処理部213は、ステップ10により設定された磨耗量特性曲線に基づいて、算出した圧力及び滑り量に対応するトレッド部2の磨耗量を予測する。
In step 11, the
ステップ12において、処理部213は、予測したトレッド部2の磨耗量に基づいてグローバルモデル100及びローカルモデル110を変更する。ステップ13において、処理部213は、変更されたグローバルモデル100及びローカルモデル110が収束条件を満たす場合にはステップ14の処理に移り、変更されたグローバルモデル100及びローカルモデル110が収束条件を満たさない場合にはステップ7の処理に戻る。
In
ステップ14において、処理部213は、上述したステップ5と同様の破壊パラメータ算出処理を実行する。ステップ15において、処理部213は、ステップ3により設定された条件が終了したか否か確認する。また、処理部213は、ステップ3により設定された条件が終了した場合には本処理を終了し、ステップ3により設定された条件が終了していない場合にはステップ7の処理に戻る。
In step 14, the
(シミュレーション方法の作用及び効果)
このような本発明によれば、グローバルモデル100及びローカルモデル110の重複部分の変位がそれぞれのモデルの変位の和とされ、ローカルモデル110の境界部分のローカルモデル110の変位がゼロとされることにより、グローバルモデル100とローカルモデル110との間の相互干渉が考慮された状態となるため、コンピュータ200は、タイヤの寿命(例えば、ベルト層7の端部Tに発生する亀裂の進展、カーカス6の端部6aに発生する亀裂の進展、ワイヤーチェーファー9(又はナイロンチェーファー)の端部9aに発生する亀裂の進展、又はショルダー部10の近くに配置されるカーカス部分6bに発生する亀裂の進展など)をより正確に予測することができる。
(Operation and effect of simulation method)
According to the present invention, the displacement of the overlapping portion of the
また、ゴムは時間が経過するにつれて脆くなる性質を有する。これはゴムがタイヤの内側又は外側から侵入してくる酸素・水分・熱にさらされるからである。このため、ゴムに発生する亀裂を進ませようとする推進力に対する抗力が時間の経過とともに低下することとなる。本発明では、ゴムの時系列変化が用いることにより、コンピュータ200はタイヤの寿命をより正確に予測することができる。
Rubber has the property of becoming brittle over time. This is because rubber is exposed to oxygen, moisture, and heat entering from the inside or outside of the tire. For this reason, the resistance to the propulsive force that tries to advance the crack generated in the rubber decreases with time. In the present invention, the time series change of the rubber is used so that the
さらに、タイヤの破壊に関係するゴムの亀裂速度及び温度が有限要素法解析に用いられるため、タイヤの寿命をより正確に予測することができる。さらに、予測された磨耗量により変更されたグローバルモデル100が有限要素法解析に反映されることにより、コンピュータ200は、タイヤの寿命をより正確に予測することができる。
Further, since the cracking speed and temperature of the rubber related to the destruction of the tire are used for the finite element analysis, the life of the tire can be predicted more accurately. Furthermore, the
(実施例)
本実施形態におけるシミュレーションの実施例について以下詳細に説明する。なお、図10乃至図13に示す「ゴムの時系列変化」の処理はステップ8,9、「トレッド部の形状変化」の処理はステップ11,12、「タイヤ各部の予測温度」の処理はステップ4,6,7、「亀裂先端部における亀裂進展」の処理はステップ5−2,5−6、「タイヤ各部の予測温度」の処理はステップ4,ステップ7に該当する。
(Example)
An example of simulation in the present embodiment will be described in detail below. The processing of “rubber time-series change” shown in FIGS. 10 to 13 is
図10乃至図13は、実験値を100としたときの本発明の予測値(分子)/従来のグローバルモデル・ローカル解析による予測値(分母)を示す図である。 10 to 13 are diagrams showing predicted values (numerator) of the present invention / predicted values (denominator) based on a conventional global model / local analysis when the experimental value is 100. FIG.
図10は、2層のベルト層7の端部Xが破損するまでの本発明の予測値(分子)/従来の予測値(分母)の関係を示す図である。図10では、サイズが185/65R14であり、正規の内圧に対して100%の内圧、正規の荷重に対して120%の荷重が掛けられた場合の乗用車用ラジアルタイヤが用いられ、室温45度、速度65km/hの条件下で実験が行われ、さらにシミュレーションではコード3本分のローカルモデルが設定されている。図10に示すように、本発明の予測値(分子)の方が従来の予測値(分母)に比べて実験値に近い値になり、良好な結果を示している。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the predicted value (numerator) of the present invention / conventional predicted value (denominator) until the end X of the two belt layers 7 breaks. In FIG. 10, a radial tire for a passenger car having a size of 185 / 65R14, an internal pressure of 100% with respect to the normal internal pressure, and a load of 120% with respect to the normal load is used, and the room temperature is 45 degrees. The experiment was performed under the condition of a speed of 65 km / h, and a local model for three codes was set in the simulation. As shown in FIG. 10, the predicted value (numerator) of the present invention is closer to the experimental value than the conventional predicted value (denominator), indicating a good result.
図11は、3層のベルト層7の端部X、カーカス6の端部6a及びワイヤーチェーファーの端部9aが破損するまでの本発明の予測値(分子)/従来の予測値(分母)の関係を示す図である。図11では、サイズが11R20であり、正規の内圧に対して100%の内圧、正規の荷重に対して105%の荷重が掛けられた場合のトラック・バス用ラジアルタイヤが用いられ、室温40度、速度60km/h、走行距離100000kmの条件下で実験が行われ、さらにシミュレーションではコード3本分のローカルモデルが設定されている。また、図11では、カーカス6の端部6aがワイヤーチェーファー9の端部9aよりも高い構造が用いられている。図11に示すように、本発明の予測値(分子)の方が従来の予測値(分母)に比べて実験値に近い値になり、良好な結果を示している。
FIG. 11 shows the predicted value (numerator) of the present invention / the conventional predicted value (denominator) until the end X of the three belt layers 7, the
図12は、ワイヤーチェーファー9の端部9aが破損するまでの本発明の予測値(分子)/従来の予測値(分母)の関係を示す図である。図12では、図11とほぼ同様の条件が用いられているが、カーカス6の端部6aがワイヤーチェーファー9の端部9aよりも低い構造が用いられている点、コード2本分のローカルモデルが設定されている点で条件が一部異なる。図12に示すように、本発明の予測値(分子)の方が従来の予測値(分母)に比べて実験値に近い値になり、良好な結果を示している。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship of the predicted value (numerator) / conventional predicted value (denominator) of the present invention until the
図13は、4層のベルト層7の端部X、及びショルダー部10の近くに配置されるカーカス部分6bが破損するまでの本発明の予測値(分子)/従来の予測値(分母)の関係を示す図である。図13では、サイズが4690R57であり、正規の内圧に対して100%の荷重、正規の荷重に対して120%の荷重が掛けられた場合の建設車両用ラジアルタイヤが用いられ、室温45度、速度10km/hの条件下で実験が行われ、さらにコード5本分のローカルモデルが設定されている。図13に示すように、本発明の予測値(分子)の方が従来の予測値(分母)に比べて実験値に近い値になり、良好な結果を示している。
FIG. 13 shows the prediction value (numerator) of the present invention / the conventional prediction value (denominator) until the end portion X of the four belt layers 7 and the
このような実施例によれば、グローバルモデル100及びローカルモデル110の重複部分の変位がそれぞれのモデルの変位の和とされ、ローカルモデル110の境界部分のローカルモデル110の変位がゼロとされる。これにより、グローバルモデル100とローカルモデル110との間の相互干渉が考慮された状態となるため、コンピュータ200は、タイヤの寿命(例えば、ベルト層7の端部Tに発生する亀裂の進展、カーカス6の端部6aに発生する亀裂の進展、ワイヤーチェーファー9(又はナイロンチェーファー)の端部9aに発生する亀裂の進展、又はショルダー部10の近くに配置されるカーカス部分6bに発生する亀裂の進展など)をより正確に予測することができ、実験に近いシミュレーションを実行することができる。
According to such an embodiment, the displacement of the overlapping portion of the
1…タイヤ、2…トレッド部、3…サイドウォール部、4…ビードコア、5…ビードフィラー、6…カーカス、7…ベルト層、8…キャップ層、9…ワイヤーチェーファー、10…ショルダー部、100…グローバルモデル、110…ローカルモデル、111…コードモデル、112…亀裂モデル、113…先端部、200…コンピュータ、211…入力部、212…記憶部、213…処理部、214…表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tire, 2 ... Tread part, 3 ... Side wall part, 4 ... Bead core, 5 ... Bead filler, 6 ... Carcass, 7 ... Belt layer, 8 ... Cap layer, 9 ... Wire chafer, 10 ... Shoulder part, 100 ... Global model, 110 ... Local model, 111 ... Code model, 112 ... Crack model, 113 ... Tip part, 200 ... Computer, 211 ... Input part, 212 ... Storage part, 213 ... Processing part, 214 ... Display part
Claims (10)
前記処理部は、
数値解析が可能な要素の集合体によりタイヤをモデル化したグローバルモデルに、数値解析が可能な要素の集合体により前記タイヤに発生する亀裂をモデル化したローカルモデルが重複して設定されたタイヤモデルにおいて、前記グローバルモデル及び前記ローカルモデルを構成する各要素に設定されている値に基づいて、有限要素法解析により、前記タイヤの内部に生じる応力及び歪みを含む変位を算出する変位算出ステップと、
前記変位算出ステップにおいて算出された前記タイヤモデルの変位に基づいて前記タイヤに発生する亀裂の進展を予測する予測ステップと、
を実行し、
前記処理部は、
前記変位算出ステップでは、前記変位算出ステップにおいて算出された前記タイヤモデルの変位における、前記グローバルモデルと前記ローカルモデルとが重複する重複部分の変位を前記グローバルモデルと前記ローカルモデルの変位の和に設定するとともに、前記ローカルモデルの境界部分の変位をゼロに設定することを特徴とするシミュレーション方法。 A simulation method for calculating a displacement generated in a tire using a computer including a processing unit that performs arithmetic processing and a storage unit that stores information for executing arithmetic processing by the processing unit,
The processor is
A tire model in which a local model that models cracks in the tire is duplicated by a global model that models a tire by an assembly of elements that can be numerically analyzed. A displacement calculating step of calculating a displacement including stress and strain generated in the tire by a finite element method analysis based on values set in each element constituting the global model and the local model;
A predicting step of predicting the progress of cracks occurring in the tire based on the displacement of the tire model calculated in the displacement calculating step;
Run
The processor is
In the displacement calculating step, the displacement of the overlapping portion where the global model and the local model overlap in the displacement of the tire model calculated in the displacement calculating step is set to the sum of the displacement of the global model and the local model. In addition, a simulation method is characterized in that the displacement of the boundary portion of the local model is set to zero.
前記予測ステップでは、前記タイヤモデルと、前記タイヤを構成するゴムの時系列変化とに基づいて有限要素法解析により、前記タイヤに発生する亀裂の進展を予測することを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション方法。 The processor is
Wherein in the prediction step, and the tire model, the finite element analysis based on the time series change of the rubber constituting the tire, according to claim 1, characterized in that predicting the progress of a crack generated in the tire The simulation method described in 1.
前記予測ステップでは、前記タイヤモデルと、前記タイヤを構成するゴムの亀裂速度とに基づいて有限要素法解析により、前記タイヤに発生する亀裂の進展を予測することを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション方法。 The processor is
Wherein in the prediction step, and the tire model, the finite element analysis based on the cracking rate of the rubber constituting the tire, to claim 1, characterized in that predicting the progress of a crack generated in the tire The simulation method described.
前記予測ステップでは、前記タイヤモデルと、前記タイヤを構成するゴムの温度とに基づいて有限要素法解析により、前記タイヤに発生する亀裂の進展を予測することを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション方法。 The processor is
Wherein in the prediction step, and the tire model, the finite element analysis based on the temperature of the rubber constituting the tire, according to claim 1, characterized in that predicting the progress of a crack generated in the tire Simulation method.
数値解析が可能な要素の集合体により路面をモデル化した路面モデルを設定するステップと、前記グローバルモデルが前記路面モデルを転動することにより発生するトレッド部の磨耗量を予測するステップと、予測された磨耗量に基づいて前記グローバルモデルを変更するステップと、変更されたグローバルモデルに基づいて有限要素法解析により、前記タイヤに発生する亀裂の進展を予測するステップとを備えることを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション方法。 The prediction step executed by the processing unit further includes:
A step of setting a road surface model obtained by modeling a road surface by an aggregate of elements capable of numerical analysis; a step of predicting a wear amount of a tread portion generated by the global model rolling the road surface model; A step of changing the global model based on the worn amount and a step of predicting the progress of a crack generated in the tire by a finite element analysis based on the changed global model. The simulation method according to claim 1.
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