JP4777040B2 - タイヤの走行シミュレーション方法 - Google Patents
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Description
前記コンピュータ装置が、数値解析が可能な要素でタイヤをモデル化したタイヤモデルを、該コンピュータ装置で取り扱いが可能な数値データとして受け取るステップと、
前記コンピュータ装置が、数値解析が可能な要素で砂の路面がモデル化された砂路面モデルを受け取るステップと、
前記コンピュータ装置が、前記タイヤモデルと前記砂路面モデルとを接触させかつ前記タイヤモデルが前記砂路面モデルに対して転動する条件に基づいて、タイヤモデル及び砂路面モデルの変形計算を微小な時間増分毎に行うことによりタイヤの走行シミュレーションを行うシミュレーションステップとを含み、
前記砂路面モデルは、前記変形計算における変形挙動を表すものとして、応力状態に基づいて物理特性が異なる弾塑性特性が定義されており、かつ
前記弾塑性特性は、内部に流体が貯留された圧力室と、該圧力室の中に置かれかつ解析対象となる前記砂を封止した実質的に剛性を持たない柔軟な材料からなる円柱状のコンテナと、該コンテナの軸方向に荷重を負荷しうるアクチュエータとを含んで構成される三軸圧縮試験機を用いた三軸圧縮試験の結果に基づいて得られ、かつ、少なくとも2種類の拘束圧の下での前記砂の軸方向のひずみεaと軸方向の軸差応力(σa−σr)(ただし、σa:最大主応力、σr:最小主応力)との関係が異なる応力−ひずみの関係を含んでおり、
前記シミュレーションステップは、前記砂路面モデルの要素の変形が塑性域か弾性域かを判定する処理と、
前記塑性域と判断された場合、塑性ひずみの値を維持したまま、前記要素の応力を、そのときの要素の拘束圧での前記応力−ひずみの関係を示す曲線上の値まで減少させる処理を含むことを特徴とするタイヤの走行シミュレーション方法である。
本発明のタイヤの走行シミュレーション方法では、砂漠のように十分な砂の厚さを有する路面でタイヤを走行させる砂上走行シミュレーションを例に挙げ図面に基づき説明する。なお、本明細書において、砂とは、少なくともシルト(粒径:0.005〜0.075mm)、細砂(粒径:0.075〜0.250mm)、中砂(粒径:0.250〜0.850mm)、粗砂(粒径:0.850〜2.00mm)及び細礫(2.00mm〜4.75mm)の1種又は2種以上を含む混合物とする。つまり、本発明で対象とする砂とは、粒径が0.005〜4.75mmの粒子の集合体とする。特に好ましくは、前記粒径が0.005〜2mmの粒子の集合物である砂漠の砂を対象とするのが望ましい。
<軸方向のひずみ>
εa=ΔL/L0
L0 :コンテナで包まれた円柱状の砂の初期の軸方向長さ
ΔL:その軸方向の変位量
<軸方向の軸差応力>
(σa−σr)
σa:最大主応力(軸方向応力で、シリンダの押圧力をコンテナで包まれた円柱状の砂の断面積で除した値)
σr:最小主応力(拘束圧)
εv=εvp+εvs …(1)
図11の関係は、上記三軸圧縮試験から得られる。正確には、軸ひずみと体積ひずみの関係が得られ、それを再現するような塑性ひずみと、塑性ひずみに伴う体積ひずみとの関係が定義できる。
△t<Lmin /C …(2)
εvp=εv−εvs …(3)
ここで、体積ひずみεvは、一般式より、予め求められた前記密度を用いて次式(4)で求めることができる(ただし、引張を正、圧縮を負とする。)。
εv=1−(ρ/ρ0) …(4)
ただし、ρは要素の現在の密度、ρ0は要素の初期(圧力=0のとき)の密度である。
P=a1μ+a2μ2 …(5)
ここで、a1、a2は砂に関する材料定数、μは圧力による体積圧縮率(圧縮を正とする)で下記式(6)により得られるものとする。
μ=−εvp=−εv+εvs=(ρ/ρ0)−1+εvs …(6)
σx'=σx−P …(7)
σy'=σy−P …(8)
σz'=σz−P …(9)
J2 =σx'・σy'+σy'・σz'+σz'・σx'−τxy 2−τyz 2 −τzx 2 …(10)
ただし、τxy、τyz、τzxはそれぞれ、せん断応力である。
従って、このステップでは、砂路面モデル6の各要素のひずみ増分は、全て弾性とみなしてそれらの応力が計算される。
6 砂路面モデル
Claims (3)
- コンピュータ装置を使用したタイヤの走行シミュレーション方法であって、
前記コンピュータ装置が、数値解析が可能な要素でタイヤをモデル化したタイヤモデルを、該コンピュータ装置で取り扱いが可能な数値データとして受け取るステップと、
前記コンピュータ装置が、数値解析が可能な要素で砂の路面がモデル化された砂路面モデルを受け取るステップと、
前記コンピュータ装置が、前記タイヤモデルと前記砂路面モデルとを接触させかつ前記タイヤモデルが前記砂路面モデルに対して転動する条件に基づいて、タイヤモデル及び砂路面モデルの変形計算を微小な時間増分毎に行うことによりタイヤの走行シミュレーションを行うシミュレーションステップとを含み、
前記砂路面モデルは、前記変形計算における変形挙動を表すものとして、応力状態に基づいて物理特性が異なる弾塑性特性が定義されており、かつ
前記弾塑性特性は、内部に流体が貯留された圧力室と、該圧力室の中に置かれかつ解析対象となる前記砂を封止した実質的に剛性を持たない柔軟な材料からなる円柱状のコンテナと、該コンテナの軸方向に荷重を負荷しうるアクチュエータとを含んで構成される三軸圧縮試験機を用いた三軸圧縮試験の結果に基づいて得られ、かつ、少なくとも2種類の拘束圧の下での前記砂の軸方向のひずみεaと軸方向の軸差応力(σa−σr)(ただし、σa:最大主応力、σr:最小主応力)との関係が異なる応力−ひずみの関係を含んでおり、
前記シミュレーションステップは、前記砂路面モデルの要素の変形が塑性域か弾性域かを判定する処理と、
前記塑性域と判断された場合、塑性ひずみの値を維持したまま、前記要素の応力を、そのときの要素の拘束圧での前記応力−ひずみの関係を示す曲線上の値まで減少させる処理を含むことを特徴とするタイヤの走行シミュレーション方法。 - 前記弾塑性特性は、3種類の拘束圧の下での応力−ひずみの関係を含んでいる請求項1記載のタイヤの走行シミュレーション方法。
- 前記応力−ひずみの関係は、応力の上昇に伴いひずみが0から降伏点まで滑らかに上昇する第1の変形領域と、
この第1の変形領域に続くとともに応力のゆるやかな減少を伴いながら前記ひずみが前記降伏点から増加する第2の変形領域とを少なくとも含む請求項1又は2記載のタイヤの走行シミュレーション方法。
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