JP5226339B2 - Tire code analysis model creation method, apparatus, and program - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等に使用されるタイヤを数値解析するときに用いられるタイヤコードに係るタイヤコードの解析モデル作成方法、装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a tire code analysis model creation method, apparatus, and program for a tire code used when numerically analyzing a tire used in an automobile or the like.

タイヤ挙動についての解析は、実際に設計・製造したタイヤを計測したり自動車に装着して得た性能試験結果を用いたりしたものから、計算機(コンピュータ)環境の発達に伴って、計算機上でシミュレーションによって実現できるようになってきている。このタイヤ挙動をシミュレーションによって解析する主要な方法としては、有限要素法(FEM)等の数値解析手法が主に用いられている。FEMは、構造体を有限個の要素でモデル化して、コンピュータを用いて構造体の挙動を解析する手法であり、その特徴から構造体を有限個の要素に分割する(以下、メッシュ分割、または要素分割という。)ことが必要である。予測精度の高いタイヤ挙動をシミュレーションするためには、有限個の要素で構成されるシミュレーション用のタイヤモデル(数値データから構成されている)を如何に実際のタイヤ形状と同じように製作するかが重要である。   The analysis of tire behavior is based on the results of measuring the tires actually designed and manufactured and using the results of performance tests obtained by mounting them on automobiles. Can now be realized. As a main method for analyzing the tire behavior by simulation, a numerical analysis method such as a finite element method (FEM) is mainly used. FEM is a technique of modeling a structure with a finite number of elements and analyzing the behavior of the structure using a computer, and divides the structure into a finite number of elements from its features (hereinafter referred to as mesh division or Element division). In order to simulate tire behavior with high prediction accuracy, how to produce a tire model for simulation (consisting of numerical data) composed of a finite number of elements in the same way as the actual tire shape is important.

ところで、タイヤは、ゴム材料はもとより、タイヤコードを数多く含んで構成されている。このタイヤコードは、複数の芯(フィラメント)が複雑に撚られて束ねられて形成されて用いられる。そこで、タイヤをFEMによりシミュレーションするときにはタイヤコードの部分もモデル化することが好ましい。タイヤコードのモデル化を可能とする技術には、タイヤコードを等価な剛性を有するように簡素化してモデル化する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   By the way, the tire is configured to include many tire cords as well as a rubber material. This tire cord is used by forming a plurality of cores (filaments) in a complex twisted manner. Therefore, it is preferable to model the tire cord portion when the tire is simulated by FEM. As a technique that enables modeling of a tire cord, a technique that simplifies and models a tire cord so as to have equivalent rigidity is known (for example, see Patent Document 1).

また、タイヤ中のケーブルビードのように、線状部材をリング状部材の周りに螺旋状に巻き付けて母材中に埋設した複合材のモデルを作成する方法において、リング状モデルが母材モデルと接する接触面が、母材モデルの接触面に対して相対変位を生じさせないように拘束条件をリング状モデルに付与する技術が開示されている(例えば特許文献2参照)。
特開2004−102424号公報 特開2007−11474号公報
Further, in a method of creating a model of a composite material in which a linear member is spirally wound around a ring-shaped member and embedded in the base material, such as a cable bead in a tire, the ring-shaped model is referred to as a base material model. A technique is disclosed in which a constraining condition is imparted to a ring-shaped model so that the contacting contact surface does not cause relative displacement with respect to the contact surface of the base material model (see, for example, Patent Document 2).
JP 2004-102424 A JP 2007-11474 A

しかしながら、上記特許文献1に記載されたように、タイヤコードを等価な剛性を有するように簡素化したモデルに置き換えることでは、高精度の解析が困難である。すなわち、タイヤをモデル化する場合、タイヤ断面の要素を3次元展開してモデル化することが多い。ところが、タイヤコードは、数本の針金や繊維等のフィラメントが複数撚られながら束なって構成されていることが普通であり、この1本1本のフィラメントの撚り方向は様々であり、これを考慮しつつタイヤコードの断面からそのまま丁寧に有限要素モデル化することは複雑かつ要素数の増大を招き、事実上困難である。例えば図20には2層のフィラメントを撚りながら束ねたものを3個束ねたタイヤコードをモデル化した例を示したが、このようなタイヤコードをモデル化するのは困難であった。   However, as described in Patent Document 1, it is difficult to perform highly accurate analysis by replacing the tire cord with a model simplified to have equivalent rigidity. That is, when modeling a tire, the tire cross-section elements are often modeled by three-dimensional development. However, tire cords are usually constructed by bundling a plurality of filaments, such as several wires or fibers, and the twist direction of each filament is various. It is complicated and difficult to make a finite element model carefully from the cross-section of the tire cord while considering it, resulting in an increase in the number of elements. For example, FIG. 20 shows an example in which a tire cord in which three bundles of two layers of filaments are twisted and bundled is modeled. However, it is difficult to model such a tire cord.

また、上記特許文献2に記載された技術では、例えば線状部材とリング状部材との間の隙間についてはモデルとして考慮されていないため、高精度の解析が困難である。   In the technique described in Patent Document 2, for example, the gap between the linear member and the ring-shaped member is not considered as a model, and thus it is difficult to perform highly accurate analysis.

本発明は、上記事実を考慮して、有限要素法(FEM)等の数値解析手法によるタイヤの解析等において、計算上でタイヤコードの解析を高精度で実施することを可能とするタイヤコードの解析モデル作成方法、装置、及びプログラムを得ることが目的である。   In consideration of the above-described facts, the present invention provides a tire cord that enables a tire code to be analyzed with high accuracy in calculation in a tire analysis by a numerical analysis method such as a finite element method (FEM). It is an object to obtain an analysis model creation method, apparatus, and program.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成方法であって、前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する工程と、前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する工程と、前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する工程と、前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する工程と、を含み、前記第1の2次元領域及び前記第2の2次元領域の少なくとも一方は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成され、当該少なくとも一方の2次元領域を定義する工程は、当該少なくとも一方の2次元領域の内接円及び外接円に接していない充填剤の内部に要素が作成されないように定義する工程であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a method for creating an analysis model of a tire code that constitutes a part of a tire model used to calculate a tire corresponding to a numerical calculation model, When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twisting direction of the filament elements, the inside of the classification layers A step of defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the first layer, and a longitudinal direction while twisting the first two-dimensional region in a corresponding twisting direction. Forming a first layer divided into predetermined division elements that can be numerically calculated while three-dimensionally expanding, and a second layer outside the first layer intersects the longitudinal direction A step of defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction, and a predetermined value capable of numerical calculation while three-dimensionally developing the second two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction Forming a second layer divided by dividing elements, wherein at least one of the first two-dimensional region and the second two-dimensional region is composed of regions of filament elements and fillers, The step of defining the at least one two-dimensional region is a step of defining the element so that no element is created inside the filler not in contact with the inscribed circle and the circumscribed circle of the at least one two-dimensional region. And

請求項2記載の発明は、前記第2の2次元領域を定義する工程は、前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含むと共に、前記第1層との間にバッファ層が形成されるように第2の2次元領域を定義する工程であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the step of defining the second two-dimensional region includes at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting a longitudinal direction with respect to the second layer outside the first layer, and It is a step of defining a second two-dimensional region so that a buffer layer is formed between the first layer and the first layer.

請求項3記載の発明は、前記バッファ層を、数値計算可能な所定分割要素に分割する工程をさらに含むことを特徴とする。   The invention described in claim 3 further includes a step of dividing the buffer layer into predetermined division elements capable of numerical calculation.

請求項4記載の発明は、前記第1層の外周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の内周の節点と、前記第2層の内周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の外周の節点との少なくとも一方について、各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける工程をさらに含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an outer peripheral node of the first layer and an inner peripheral node of the buffer layer at a position corresponding to the node, and an inner peripheral node of the second layer and a position corresponding to the node. The method further includes the step of setting and associating at least one of the outer peripheral nodes of the buffer layer with a restraint condition for restraining them from moving relative to each other.

請求項5記載の発明は、前記第1層の外周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の内周の節点と、前記第2層の内周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の外周の節点とについて、各々の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程をさらに含むことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an outer peripheral node of the first layer and an inner peripheral node of the buffer layer at a position corresponding to the node, and an inner peripheral node of the second layer and a position corresponding to the node. The method further includes the step of setting and associating a contact condition defining a relative movement restriction with respect to the outer peripheral nodes of the buffer layer.

請求項5記載の発明は、前記第2層の外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含むと共に、前記第2層との間にバッファ層が形成されるように第3の2次元領域を設定する工程と、前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, the third layer outside the second layer includes at least a filament element cross-sectional shape in a direction crossing the longitudinal direction, and a buffer layer is formed between the second layer and the second layer. A step of setting the third two-dimensional region in such a manner that the third two-dimensional region is divided by predetermined dividing elements that can be numerically calculated while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction. And a step of forming a layer.

なお、本発明は、中心から外側に向かい3層を超える複数の分類層で構成されるタイヤコードに適用することができる。すなわち、請求項6を4層から最外層の分類層まで繰り返し適用する、もしくは、複数の分類層の最外層または途中の層に適用すればよい。例えば、n(nは4以上の自然数)個の分類層で構成されるタイヤコードは、第1層から第n層まで順次バッファ層を介して構成される。そこで、第4層以降の各層(第k層:3<k<n)について、第(k−1)層を第3層としかつ第(k−2)層を第2層と置き換えることで、各層について本発明を適用することができる。この場合、第1層から第n層までの全ての層の各々に本発明を適用することに限定されない。すなわち、第1層から第n層までの途中の第k番目(3<k<n)の分類層にのみ本発明を適用することができる。   The present invention can be applied to a tire cord composed of a plurality of classification layers exceeding three layers from the center toward the outside. That is, the sixth aspect may be repeatedly applied from the fourth layer to the outermost classification layer, or may be applied to the outermost layer or a middle layer of the plurality of classification layers. For example, a tire cord composed of n (n is a natural number of 4 or more) classification layers is sequentially formed from the first layer to the nth layer through buffer layers. Therefore, for each layer after the fourth layer (kth layer: 3 <k <n), by replacing the (k-1) layer with the third layer and the (k-2) layer with the second layer, The present invention can be applied to each layer. In this case, the present invention is not limited to the application to all the layers from the first layer to the n-th layer. That is, the present invention can be applied only to the kth (3 <k <n) classification layer in the middle from the first layer to the nth layer.

また、本発明は、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。すなわち、複数の分類層で構成されるタイヤコードを、単一層と定義することにより、本発明を、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。   Further, the present invention can be applied to a tire cord group constituted by bundling a plurality of tire cords constituted by a plurality of classification layers or a tire cord group constituted by twisting a plurality. That is, by defining a tire cord composed of a plurality of classification layers as a single layer, the present invention can be applied to a tire cord group configured by twisting a plurality of tire cords composed of a plurality of classification layers. it can.

請求項7記載の発明は、前記バッファ領域を、メッシュレス法によりモデル化したバッファ層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする。   The invention described in claim 7 further includes a step of forming a buffer layer in which the buffer region is modeled by a meshless method.

請求項8記載の発明は、前記メッシュレス法は、フリーメッシュ法又はエレメントフリーガラーキン法であることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is characterized in that the meshless method is a free mesh method or an element-free Galerkin method.

請求項9記載の発明は、前記第1の2次元領域の外周に拘束要素を設定する工程と、前記第2の2次元領域の少なくとも内周に拘束要素を設定する工程と、前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する工程と、前記第1層の外周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第2層の内周の要素と、前記第2層の内周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第1層の外周の要素とについて、各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける工程と、をさらに含むことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is a step of setting a constraining element on the outer periphery of the first two-dimensional region, a step of setting a constraining element on at least the inner periphery of the second two-dimensional region, and the second Forming a second layer by dividing a two-dimensional region by a predetermined dividing element that can be numerically calculated while twisting in a corresponding twisting direction while three-dimensionally developing in the longitudinal direction; and a constraining element on the outer periphery of the first layer; An inner peripheral element of the second layer at a position corresponding to the restraining element, an inner peripheral restraining element of the second layer, and an outer peripheral element of the first layer at a position corresponding to the restraining element are respectively relative to each other. And a step of setting and associating a constraint condition for constraint so as not to move.

請求項10記載の発明は、前記拘束要素は周面の少なくとも一部の面で設定され、前記関連付けは前記少なくとも一部の面に対応する周面の少なくとも一部の面であることを特徴とする。   The invention according to claim 10 is characterized in that the restraining element is set on at least a part of a peripheral surface, and the association is at least a part of the peripheral surface corresponding to the at least part of the surface. To do.

請求項11記載の発明は、前記第2の2次元領域の外周に拘束要素を設定する工程と、前記第2層に隣接する外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第3の2次元領域を設定する工程と、前記第3の2次元領域の少なくとも内周に拘束要素を設定する工程と、前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、前記第2層の外周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第3層の内周の要素と、前記第3層の内周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第2層の外周の要素とについて、各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける工程と、をさらに含むことを特徴とする。   The invention according to claim 11 is the filament element cross section in the direction intersecting the longitudinal direction of the outer third layer adjacent to the second layer, the step of setting a constraining element on the outer periphery of the second two-dimensional region. A step of setting a third two-dimensional region including at least a shape, a step of setting a constraint element on at least an inner periphery of the third two-dimensional region, and the third two-dimensional region in a corresponding twisting direction. Forming a third layer divided by predetermined dividing elements that can be numerically calculated while being three-dimensionally developed in the longitudinal direction while twisting, and the constraint element on the outer periphery of the second layer and the third layer at a position corresponding to the constraint element Constraint conditions for restraining the inner circumferential element of the layer, the inner circumferential restraining element of the third layer, and the outer circumferential element of the second layer at a position corresponding to the restraining element so as not to move relative to each other Setting and associating Characterized in that it comprises the al.

請求項12記載の発明は、前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、前記設定した接触要素に対応する、前記第1層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の内周の要素、および前記第2層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第1層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、をさらに含むことを特徴とする。   The invention according to claim 12 is the step of setting a contact element on at least one of an outer periphery of the first two-dimensional region and an inner periphery of the second two-dimensional region, and corresponds to the set contact element, An outer peripheral contact element of the first layer and an inner peripheral element of the second layer in contact with the contact element, and an inner peripheral contact element of the second layer and an outer periphery of the first layer in contact with the contact element Further comprising setting and associating at least one of the elements with a contact condition defining a restriction of relative movement between the elements.

請求項13記載の発明は、前記接触要素は周面の少なくとも一部の面で設定され、前記関連付けは前記少なくとも一部の面に対応する周面の少なくとも一部の面であることを特徴とする。   The invention according to claim 13 is characterized in that the contact element is set on at least a part of the peripheral surface, and the association is at least a part of the peripheral surface corresponding to the at least part of the surface. To do.

請求項14記載の発明は、前記第2層に隣接する外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第3の2次元領域を設定する工程と、前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、前記第2の2次元領域の外周および前記第3の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、をさらに含むことを特徴とする。   The invention according to claim 14 is the step of setting a third two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to an outer third layer adjacent to the second layer; Forming a third layer obtained by dividing a two-dimensional region of 3 by predetermined dividing elements that can be numerically calculated while twisting in a corresponding twisting direction in a three-dimensional manner, and an outer periphery of the second two-dimensional region And a step of setting a contact element on at least one of the inner circumferences of the third two-dimensional region, the contact elements on the outer circumference of the second layer corresponding to the set contact elements, and the first touching the contact elements For at least one of the inner peripheral element of the three layers and the inner peripheral contact element of the third layer and the outer peripheral element of the second layer that contacts the contact element, the relative movement between the elements is limited. Set the specified contact conditions And further comprising the step giving communication, the.

請求項15記載の発明は、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成装置であって、前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、を含み、 前記第1の2次元領域及び前記第2の2次元領域の少なくとも一方は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成され、第1定義手段及び第2定義手段の少なくとも一方は、当該少なくとも一方の2次元領域の内接円及び外接円に接していない充填剤の内部に要素が作成されないように定義することを特徴とする。   The invention according to claim 15 is a tire cord analysis model creation device that constitutes a part of a tire model used to calculate a tire corresponding to a numerical computation model, wherein the tire cord comprises a plurality of filament elements. Are formed by being bundled while being twisted in a predetermined direction, and are composed of a plurality of classification layers from the center toward the outside corresponding to the twisting direction of the filament element, First definition means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the direction, and three-dimensional development in the longitudinal direction while twisting the first two-dimensional region in a corresponding twisting direction The first forming means for forming the first layer divided into predetermined division elements that can be numerically calculated, and the direction intersecting the longitudinal direction of the second layer outside the first layer Second definition means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape, and numerical calculation can be performed while three-dimensionally developing the second two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction. Second forming means for forming a second layer divided by predetermined dividing elements, wherein at least one of the first two-dimensional region and the second two-dimensional region is a region of a filament element and a filler. And at least one of the first definition means and the second definition means is defined so that no element is created inside the filler that is not in contact with the inscribed circle and the circumscribed circle of the at least one two-dimensional region. It is characterized by.

請求項16記載の発明は、タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデルを作成するためのコンピュータを、前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、 前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、として機能させると共に、前記第1の2次元領域及び前記第2の2次元領域の少なくとも一方は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成され、第1定義手段及び第2定義手段の少なくとも一方は、当該少なくとも一方の2次元領域の内接円及び外接円に接していない充填剤の内部に要素が作成されないように定義する手段として機能させるタイヤコードの解析モデル作成プログラムである。   According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a computer for creating an analysis model of a tire code constituting a part of a tire model used for calculating a tire corresponding to a numerical calculation model, wherein the tire code includes a plurality of tire codes. When the filament element is formed by being bundled while being twisted in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center toward the outside corresponding to the twist direction of the filament element, the inner first layer of the classification layers First definition means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction; and 3 in the longitudinal direction while twisting the first two-dimensional region in a corresponding twisting direction. A first forming means for forming a first layer divided into predetermined divided elements that can be numerically calculated while developing dimensions, and a second layer outside the first layer, A second definition means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting with the second element, and three-dimensionally developing the second two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction. And a second forming means for forming a second layer divided by predetermined dividing elements capable of numerical calculation, and at least one of the first two-dimensional area and the second two-dimensional area is a filament element And at least one of the first definition means and the second definition means includes an element inside the filler that is not in contact with the inscribed circle and the circumscribed circle of the at least one two-dimensional area. This is a tire code analysis model creation program that functions as a means for defining that a tire code is not created.

以上説明したように本発明によれば、計算上でタイヤコードの解析を高精度で実施することができる、という効果がある。   As described above, according to the present invention, there is an effect that the analysis of the tire code can be performed with high accuracy in calculation.

(第1実施形態)   (First embodiment)

以下、図面を参照して本発明の第1実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、タイヤの挙動解析のための解析モデルの作成に本発明を適用したものである。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to the creation of an analysis model for tire behavior analysis.

(装置構成)   (Device configuration)

図1にはタイヤコードの解析モデルを作成すると共に作成した解析モデルを用いてタイヤの挙動シミュレーションを実施するためのパーソナルコンピュータの概略が示されている。このパーソナルコンピュータは、データ等を入力するためのキーボード10、予め記憶された処理プログラムに従ってタイヤの性能を予測するコンピュータ本体12、及びコンピュータ本体12の演算結果等を表示するCRT14から構成されている。   FIG. 1 shows an outline of a personal computer for creating a tire code analysis model and executing a tire behavior simulation using the created analysis model. The personal computer includes a keyboard 10 for inputting data and the like, a computer main body 12 that predicts tire performance according to a pre-stored processing program, and a CRT 14 that displays calculation results of the computer main body 12 and the like.

なお、コンピュータ本体12には、記録媒体としてのフレキシブルディスク(FD)が挿抜可能なフレキシブルディスクユニット(FDU)を備えている。なお、後述する処理ルーチン等は、FDUを用いてフレキシブルディスクFDに対して読み書き可能である。従って、後述するプログラムや処理ルーチンは、予めFDに記録しておき、FDUを介してFDに記録された処理プログラムを実行してもよい。また、コンピュータ本体12にハードディスク装置等の大容量記憶装置(図示省略)を接続し、FDに記録された処理プログラムを大容量記憶装置(図示省略)へ格納(インストール)して実行するようにしてもよい。また、記録媒体としては、CD−ROMやDVD等の光ディスクや、MD,MO等の光磁気ディスクがあり、これらを用いるときには、上記FDUに代えてまたはさらに、対応する装置を用いればよい。また、パーソナルコンピュータの他に、ワークステーションやスーパーコンピュータをタイヤ解析に用いてもよいことは勿論である。   The computer main body 12 includes a flexible disk unit (FDU) into which a flexible disk (FD) as a recording medium can be inserted and removed. Note that processing routines and the like described later can be read from and written to the flexible disk FD using the FDU. Therefore, a program and a processing routine to be described later may be recorded in the FD in advance, and the processing program recorded in the FD may be executed via the FDU. Further, a mass storage device (not shown) such as a hard disk device is connected to the computer main body 12, and the processing program recorded on the FD is stored (installed) in the mass storage device (not shown) and executed. Also good. As the recording medium, there are optical disks such as CD-ROM and DVD, and magneto-optical disks such as MD and MO. When these are used, a corresponding device may be used instead of or in addition to the FDU. In addition to a personal computer, a workstation or a super computer may be used for tire analysis.

(タイヤコード)   (Tire code)

まず、タイヤに含まれるタイヤコード、特にスチールコードは、複数の細いコード(以下、フィラメントという。)を撚り合せて1本のタイヤコードになっている。この場合、複数本のフィラメントを撚り合せてできたタイヤコードを第1層(単層撚り)タイヤコードとして、その周囲に第2層のフィラメントを撚り合せて2層撚りのタイヤコードを作ることができる。このとき、第1層と第2層では撚り合せる回転方向を逆にすることが行われる。また撚りのピッチ、フィラメント径は第1層目と第2層で同一とは限らない。これを繰り返すことで複数層のタイヤコードを作成することができる。   First, a tire cord included in a tire, particularly a steel cord, is a single tire cord formed by twisting a plurality of thin cords (hereinafter referred to as filaments). In this case, a tire cord formed by twisting a plurality of filaments is used as a first layer (single layer twist) tire cord, and a second layer filament is twisted around the tire cord to form a two-layer twisted tire cord. it can. At this time, the first layer and the second layer are reversely rotated in the rotating direction. Further, the twist pitch and the filament diameter are not necessarily the same in the first layer and the second layer. By repeating this, a plurality of layers of tire cords can be created.

また、タイヤコードのフィラメント間にはゴムなどの充填材(マトリックス)を入れることで、タイヤ内で使用されかつ外傷でコード周囲に水分が付着した場合の錆を抑制し耐久性能を向上することができる。これらの単数または複数層の撚りタイヤコードをさらに撚り合せることで、より太いタイヤコードを作成することができる。   In addition, by inserting a filler (matrix) such as rubber between the filaments of the tire cord, it is possible to suppress rust when used in the tire and moisture adheres around the cord due to trauma and improve durability. it can. A thicker tire cord can be created by further twisting these single or multiple layers of twisted tire cords.

図8に示すように、例えば、単撚りコードの場合、フィラメント周囲に充填材をモデル化し、ソリッド要素でモデル作成することは容易である。また、複数層撚りの場合、撚り合わせる方向とピッチが層間で同じであればフィラメント相互の位置関係はタイヤコードの長手方向を軸として回転させればどの場所でも同じになる。従って、フィラメント周囲に充填材がある場合でも、その断面で要素分割できれば、これをタイヤコード長手方向に押し出すことでタイヤコードの全体モデルを作成することができる。   As shown in FIG. 8, for example, in the case of a single twist cord, it is easy to model a filler around a filament and create a model with solid elements. In the case of multi-layer twisting, if the twisting direction and the pitch are the same between the layers, the positional relationship between the filaments is the same everywhere as long as it is rotated about the longitudinal direction of the tire cord. Therefore, even when there is a filler around the filament, if the element can be divided in the cross section, an entire tire cord model can be created by extruding this in the tire cord longitudinal direction.

しかしながら、通常のコードは撚り合わせる方向とピッチが層間で異なっており、上記のように簡単に押し出してタイヤコードのモデルを作成することができない。また、CADなどを用いて3次元のソリッドモデルを作成することは可能である。ところが、フィラメント間の充填材形状が非常に複雑なことから要素分割した分割要素(メッシュ)を作成することは非常に困難である。具体的には、自動的に要素分割するものでは、4面体を作成することができない場合がある。また、タイヤ用コードの充填材として通常使われるゴムはほぼ非圧縮性を持ち、ポアソン比が0.5に近い。このような材料を精度良く有限要素法で解析する場合、6面体や5面体(例えば、三角柱)が必要なことが有限要素法上では知られている。このような5、6面体をCADデータで得られた充填材部分に自動的に要素生成することは、事実上不可能であるので、タイヤコードを考慮して解析精度を向上させることはできなかった。   However, ordinary cords have different twisting directions and pitches between layers, and cannot be easily extruded as described above to create a tire cord model. It is also possible to create a three-dimensional solid model using CAD or the like. However, since the shape of the filler between the filaments is very complicated, it is very difficult to create a divided element (mesh) divided into elements. Specifically, there is a case where a tetrahedron cannot be created with automatic element division. Further, rubber usually used as a filler for tire cords is almost incompressible and has a Poisson's ratio close to 0.5. It is known in the finite element method that a hexahedron or a pentahedron (for example, a triangular prism) is necessary when such a material is analyzed with a finite element method with high accuracy. Since it is virtually impossible to automatically generate such a pentahedron in the filler portion obtained from CAD data, the analysis accuracy cannot be improved in consideration of the tire code. It was.

(タイヤコードのモデル化)   (Tire cord modeling)

上記の事実を考慮して、本実施形態では、タイヤコードを層別に分類してモデル化して各層間に関係を持たせることで、タイヤコード全体をモデル化する。   In consideration of the above facts, in the present embodiment, the tire cord is classified and modeled by layer, and the entire tire cord is modeled by providing a relationship between the layers.

図5は、パーソナルコンピュータ(図1)で実行される本実施の形態にかかるタイヤコードの解析モデル作成プログラムの処理ルーチンを示すものである。図5の処理が実行されることによって、タイヤコード単体またはタイヤ設計案に含まれるタイヤコードを数値解析上のモデルに落とし込むためのタイヤコードの解析モデルが作成され、そのデータをパーソナルコンピュータに記憶することができる。このタイヤコードの解析モデルの作成は、用いる数値解析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手法として有限要素法(FEM)を用いるものとし、作成するタイヤコードの解析モデルは、有限要素法(FEM)に対応した要素分割、例えば、メッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプログラムヘのインプットデータ形式に数値化したものをいう。この要素分割とはタイヤコードを小さな幾つかの(有限の)小部分に分割することをいう。この小部分ごとに計算を行い全ての小部分について計算した後、全部の小部分を足し合わせることにより全体の応答を得ることができる。   FIG. 5 shows the processing routine of the tire code analysis model creation program according to the present embodiment, which is executed by the personal computer (FIG. 1). 5 is executed, a tire code analysis model for dropping the tire code alone or the tire code included in the tire design plan into a numerical analysis model is created, and the data is stored in a personal computer. be able to. The creation of the tire cord analysis model differs slightly depending on the numerical analysis method used. In this embodiment, a finite element method (FEM) is used as a numerical analysis method, and an analysis model of a tire cord to be created is divided into a plurality of elements by element division corresponding to the finite element method (FEM), for example, mesh division. This is the result of dividing the tire into a numerical value into an input data format for a computer program created based on numerical and analytical methods. This element division means to divide the tire cord into small (finite) small parts. After calculating every small part and calculating all the small parts, the whole response can be obtained by adding all the small parts.

まず、図5のステップ200では、解析モデルとして作成するモデル化対象のタイヤコードが指定される。このステップ200では、解析モデル作成の対象となるタイヤコードまたは、それを含むタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料など)を定める。なお、上記ではタイヤ設計案に限定されるものではなく、現存するタイヤを解析する場合を含む。すなわち、現存するタイヤに含まれるタイヤコードそのものを対象のモデルとして設定してもよい。   First, in step 200 of FIG. 5, a tire code to be modeled to be created as an analysis model is designated. In this step 200, a tire code for which an analysis model is to be created or a design plan (tire shape, structure, material, etc.) of a tire including the tire code is determined. The above is not limited to the tire design plan, but includes the case of analyzing an existing tire. That is, the tire cord itself included in the existing tire may be set as the target model.

例えば、ステップ200では、タイヤモデルに含まれるタイヤコードのうちの何れか1つのタイヤコードを選択することによって指定する。この指定は、ユーザのキーボード入力値を読み取って対応するタイヤ内の部位をタイヤコードとして設定したり、タイヤの設計案のデータから予めタイヤコードとして定めた部位を自動的に設定したりすることができる。なお、このステップ200は、指定されたタイヤコードについてのヤング率、せん断弾性率、及びポアソン比等の材料特性や、フィラメントの直径や撚り方向そして層構成等の形状に関するデータを、取得するものとする。   For example, in step 200, the designation is made by selecting one of the tire codes included in the tire model. This designation may be performed by reading a user's keyboard input value and setting a corresponding part in the tire as a tire code, or automatically setting a part predetermined as a tire code from tire design plan data. it can. In this step 200, data relating to material properties such as Young's modulus, shear elastic modulus, Poisson's ratio, etc., and diameter, twist direction and layer configuration of the designated tire cord are obtained. To do.

図4はタイヤ断面モデルの一例を示すもので、複数のゴム部材毎に分割されたカーカス22を有する空気入りタイヤ20を示している。このカーカス22はビード26により折り返されている。このカーカス22の内側はインナーライナー24とされ、インナーライナー24に延長上にはビードゴム36が配置している。また、折り返されたカーカス22により形成される略三角形状の領域はビードフィラー28とされている。カーカス22の上方には、ベルト30が配置しており、このベルト30の半径方向外側には溝が形成されたトレッドゴム32が配置し、カーカス22の軸方向外側にはサイドゴム34が配置している。なお、タイヤ断面モデルをゴム部材毎に複数分割した例を挙げたが、設計目的によって3角形等の任意の形状に分割してもよい。これらのタイヤを構成する部材に含まれるタイヤコードのうちの何れか1つのタイヤコードを選択するようにすればよい。   FIG. 4 shows an example of a tire cross-section model, and shows a pneumatic tire 20 having a carcass 22 divided for each of a plurality of rubber members. The carcass 22 is folded back by a bead 26. The inner side of the carcass 22 is an inner liner 24, and a bead rubber 36 is disposed on the inner liner 24 so as to extend. A substantially triangular area formed by the folded carcass 22 is a bead filler 28. A belt 30 is disposed above the carcass 22, a tread rubber 32 having a groove is disposed on the outer side in the radial direction of the belt 30, and a side rubber 34 is disposed on the outer side in the axial direction of the carcass 22. Yes. In addition, although the example which divided | segmented the tire cross-section model into multiple for every rubber member was given, you may divide | segment into arbitrary shapes, such as a triangle, according to the design objective. Any one tire cord may be selected from the tire cords included in the members constituting these tires.

次に、詳細は後述するが、図5のステップ202では、指定されたタイヤコードの2次元形状(断面形状または2次元モデルという場合がある)を作成し、次のステップ204においてその作成された2次元形状をタイヤコードの長手方向に展開して3次元形状を作成する。指定したタイヤコードのモデル化が終了すると、タイヤモデルに含まれる全てのタイヤモデルについて上記処理が終了したか否かを判断し(ステップ206)、肯定されると、本処理ルーチンを終了する。一方、ステップ206で否定されると、ステップ200へ戻り、他のタイヤコードについて上記処理を繰り返し実行する。   Next, although details will be described later, in step 202 of FIG. 5, a two-dimensional shape of the designated tire cord (which may be referred to as a cross-sectional shape or a two-dimensional model) is created, and the created tire cord is created in the next step 204. A two-dimensional shape is developed in the longitudinal direction of the tire cord to create a three-dimensional shape. When the modeling of the designated tire code is completed, it is determined whether or not the above processing has been completed for all tire models included in the tire model (step 206). If the determination is affirmative, this processing routine is terminated. On the other hand, if the result in Step 206 is negative, the process returns to Step 200, and the above processing is repeated for other tire cords.

以下、説明を簡単にするために、タイヤコードとしてベルトが指定され、ベルトに含まれる1本のタイヤコードについて数値計算可能な解析モデルとしてモデル化する場合の一例を詳細に説明する。なお、本発明は、タイヤコードをベルトに限定するものではなく、金属線等のフィラメントを複数束ねたものであれば任意のものに適用できる。ベルトは、数本の針金等のフィラメントが複数束なって構成されているコードを含むことが多い。このベルトについて、1本1本の針金毎にモデル化して解析モデルを得る。すなわち、本実施の形態では、フィラメントである金属線を束ねたベルトをタイヤコードの一例として、各フィラメントの撚り方向を含めて詳細にモデル化してタイヤコードの解析モデルを得る。   Hereinafter, in order to simplify the description, an example in which a belt is designated as a tire cord and one tire cord included in the belt is modeled as an analytical model capable of numerical calculation will be described in detail. The present invention is not limited to the belt of the tire cord, but can be applied to any one as long as a plurality of filaments such as metal wires are bundled. In many cases, the belt includes a cord formed by a bundle of a plurality of filaments such as several wires. This belt is modeled for each wire and an analysis model is obtained. That is, in the present embodiment, an analysis model of a tire cord is obtained by modeling in detail including a twist direction of each filament, using a belt in which metal wires as filaments are bundled as an example of a tire cord.

(タイヤコードの2次元モデル作成)   (Tire code 2D model creation)

上記ステップ202の断面形状(2次元モデル)を作成する処理では、図6の作成処理ルーチンが実行される。ステップ210では、上記ステップ200で指定されたタイヤコードの断面構造及び材料特性を読み取り、次のステップ212においてフィラメントを層別に分類する。この分類は、指定されたタイヤコードに含まれる複数のフィラメントを、同一の撚り方向のフィラメント毎に層別に分類するものである。図9には、一例として最内層42、中間層44、及び最外層46の各々に同一の撚り方向のフィラメント48を有する3層構造のタイヤコード40を示した。   In the process of creating the cross-sectional shape (two-dimensional model) in step 202, the creation process routine of FIG. 6 is executed. In step 210, the cross-sectional structure and material characteristics of the tire cord specified in step 200 are read, and in step 212, the filaments are classified by layer. In this classification, a plurality of filaments included in a designated tire cord are classified by layer for each filament in the same twist direction. FIG. 9 shows, as an example, a three-layer tire cord 40 having the same twist direction filament 48 in each of the innermost layer 42, the intermediate layer 44, and the outermost layer 46.

次のステップ214では、第1層のフィラメント(断面)について所定形状となるように要素分割し、次のステップ216において第1層のフィラメント群の周囲を囲む外接形状を定める。図10(A)には、第1層としてタイヤコード40の最内層42に含まれるフィラメント48の各々が要素分割されると共に、フィラメント群の周囲を囲む外接形状としてフィラメント48の外接円50が定められた場合が示されている。上記では第1層を最内層42に定めたが、第1層は最外層46でもよい。   In the next step 214, the first layer filament (cross section) is divided into elements so as to have a predetermined shape, and in the next step 216, a circumscribed shape surrounding the periphery of the first layer filament group is determined. In FIG. 10A, each of the filaments 48 included in the innermost layer 42 of the tire cord 40 as the first layer is divided into elements, and a circumscribed circle 50 of the filament 48 is defined as a circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group. The case is shown. In the above description, the first layer is defined as the innermost layer 42, but the first layer may be the outermost layer 46.

なお、図10の例では外接形状として外接円50を採用した場合を示したが、外接形状は、円形に限らず楕円、四角、三角形、多角形等の形状でも良い。またフィラメント間で凹形状や凸形状になっていても良い。   In the example of FIG. 10, the circumscribed circle 50 is employed as the circumscribed shape. However, the circumscribed shape is not limited to a circle, and may be an ellipse, a square, a triangle, a polygon, or the like. Moreover, it may be concave or convex between the filaments.

次に、ステップ218では、フィラメント48の周囲に存在する充填材について所定形状となるように要素分割する(図10(B)参照)。   Next, in step 218, the filler existing around the filament 48 is divided into elements so as to have a predetermined shape (see FIG. 10B).

以上のようにして第1層の断面形状の設定が終了すると、第1層の隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。詳細には、ステップ222へ進み、外方向の隣接層、ここでは第2層について上記ステップ214と同様に要素分割する。次のステップ224では上記ステップ216と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群の周囲を囲む外接形状を定める。また、外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群の内側に内接形状を定める。この内接形状は、内方向隣接層(ここでは第1層)の外接形状との間に隙間、すなわちバッファ層が形成されるように定める。   When the setting of the cross-sectional shape of the first layer is completed as described above, the cross-sectional shape is sequentially set in the same manner as described above for the adjacent layers of the first layer. Specifically, the process proceeds to step 222, and the element is divided into the adjacent layer in the outward direction, here the second layer, in the same manner as in step 214 above. In the next step 224, the circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer) is determined in the same manner as in the above step 216. In addition, an inscribed shape is defined inside the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer). The inscribed shape is determined so that a gap, that is, a buffer layer is formed between the inscribed shape of the inward adjacent layers (here, the first layer).

図11(A)には、第2層としてタイヤコード40の中間層44に含まれるフィラメント48の各々が要素分割されると共に、フィラメント群の周囲を囲む外接形状としてフィラメント48の外接円56が定められかつ内接形状として内接円54が定められた場合が示されている。   In FIG. 11A, each of the filaments 48 included in the intermediate layer 44 of the tire cord 40 as the second layer is divided into elements, and a circumscribed circle 56 of the filament 48 is defined as a circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group. The inscribed circle 54 is defined as the inscribed shape.

なお、図11の例では外接形状として円形状を採用した場合を示したが、円形状に限らず楕円、四角、三角形、多角形等の形状でも良い。またフィラメント間で凹形状や凸形状になっていても良い。   In the example of FIG. 11, a case where a circular shape is adopted as the circumscribed shape is shown, but the shape is not limited to a circular shape, and may be an ellipse, a square, a triangle, a polygon, or the like. Moreover, it may be concave or convex between the filaments.

次のステップ226では、上記ステップ218と同様に、フィラメント48の周囲に存在する充填材について所定形状となるように要素分割する(図11(B)参照)。   In the next step 226, as in step 218 described above, the filler existing around the filament 48 is divided into elements so as to have a predetermined shape (see FIG. 11B).

また、図12には、第1層及び第2層を要素分割した場合が示されている。同図に示すように、第1層の外接円50と第2層の内接円54との間にバッファ層57が設けられている。このように第1層と第2層との間にバッファ層57を設けることにより、バッファ層を設けずに第1層と第2層とを拘束させるモデル等の場合と比較して、モデル作成が容易となる。   FIG. 12 shows a case where the first layer and the second layer are divided into elements. As shown in the figure, a buffer layer 57 is provided between a circumscribed circle 50 of the first layer and an inscribed circle 54 of the second layer. By providing the buffer layer 57 between the first layer and the second layer in this way, a model is created as compared with a model that restrains the first layer and the second layer without providing the buffer layer. Becomes easy.

次のステップ228では、バッファ層57を要素分割する。例えば図13(A)に示すように、第1層のフィラメントや充填剤について要素分割した際に生成された節点と、第2層のフィラメントや充填剤について要素分割した際に生成された節点と、を接続することによりバッファ層57を要素分割することができる。なお、充填剤について要素分割しない場合には、第1層の外接円50上と第2層の内接円54上に節点を適宜設定し、これらを接続することでバッファ層57を要素分割することができる。   In the next step 228, the buffer layer 57 is divided into elements. For example, as shown in FIG. 13 (A), the nodes generated when the first layer filament or filler is divided into elements, and the nodes generated when the second layer filament or filler is divided into elements. , The buffer layer 57 can be divided into elements. If the filler is not divided into elements, the nodes are appropriately set on the circumscribed circle 50 of the first layer and the inscribed circle 54 of the second layer, and the buffer layer 57 is divided into elements by connecting these nodes. be able to.

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の断面形状の設定が終了すると、ステップ230へ進み、タイヤコード40の全層についての断面形状の設定が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ222乃至ステップ228の処理を実行する。一方、ステップ230で肯定されると、ステップ232へ移行する。   When the setting of the cross-sectional shape of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 230 to determine whether the setting of the cross-sectional shape for all the layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, the cross-sectional shape is set for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, in the example of FIG. 9, the processing of Step 222 to Step 228 is executed for the outermost layer 46 because of the three-layer structure. On the other hand, when the result in step 230 is affirmative, the process proceeds to step 232.

上記断面形状の2次元モデルを作成するときには、断面形状の全体を同時に作成することも可能だが、断面内の一部について2次元モデルを作成した後に、作成した2次元モデルを複写することにより、短時間かつ高精度に断面形状の2次元モデルを作成することができる。例えば、図10に示すように、最内層42は回転方向への対称性を有しており、最内層42では3本のフィラメントが等間隔に配置されているので120度毎に同一の形状となる。これを考慮して、基本形状となる一部を要素分割した断面形状を作成後、回転方向に展開することで同じ形状の要素分割を周期的に作成することができる。このように作成すると要素サイズを揃えることで精度を向上させることができる。また要素生成を短い時間でできる。   When creating a two-dimensional model of the cross-sectional shape, it is possible to create the entire cross-sectional shape at the same time, but after creating a two-dimensional model for a part of the cross-section, by copying the created two-dimensional model, A two-dimensional model having a cross-sectional shape can be created in a short time and with high accuracy. For example, as shown in FIG. 10, the innermost layer 42 has symmetry in the rotational direction, and the innermost layer 42 has three filaments arranged at equal intervals, so that it has the same shape every 120 degrees. Become. Considering this, after creating a cross-sectional shape obtained by dividing a part of the basic shape into elements, it is possible to periodically create element divisions of the same shape by developing them in the rotation direction. If created in this way, the accuracy can be improved by aligning the element sizes. Moreover, element generation can be performed in a short time.

なお、上記処理(図6)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層間について全てバッファ層を定義する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッファ層を設ける層間を指定できるようにしてもよい。   In the above processing (FIG. 6), the case where the buffer layer is defined for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described, but the present invention is not limited to this, and the buffer layer It may be possible to specify the layer between the layers.

図13(B)には、上記のようにして作成した2次元モデルを示した。このように、各層間にバッファ層を設けて要素分割するだけなので、モデル化は非常に容易に可能である。   FIG. 13B shows the two-dimensional model created as described above. In this way, modeling is possible very easily because the buffer layer is provided between the layers and the elements are divided.

ところで、上記のようにして作成したタイヤモデルの変形計算を行うと、引っ張りや曲げ変形時にフィラメント相互間で大きな変形が発生し、これによりフィラメント周囲の充填材の変形も大きくなり、充填材の要素が歪んで変形計算を行うことができなくなる場合がある。   By the way, if the deformation calculation of the tire model created as described above is performed, a large deformation occurs between the filaments at the time of pulling or bending deformation, which also increases the deformation of the filler around the filament, and the elements of the filler May be distorted, making it impossible to perform deformation calculation.

そこで、ステップ232では、最内層から最外層まで(図13(B)の場合は第1層〜第3層まで)の各層の充填材の一部の要素を削除する。なお、各層の層間の相互作用を考慮した解析を行うためには、各層の表面、すなわち各層の内接円及び外接円に接する充填剤の要素は削除せず、各層の内接円及び外接円に接していない充填剤の内部要素のみを削除する。具体的には、例えば図13(B)において斜線領域で示すような充填材の内部要素を削除する。これにより、充填材の要素数を削減することができる。また、例えばタイヤコードが回転して充填材が大変形するような場合でも解析を行うことができる。   Therefore, in step 232, some elements of the filler in each layer from the innermost layer to the outermost layer (from the first layer to the third layer in the case of FIG. 13B) are deleted. In order to perform an analysis considering the interaction between the layers, the surface of each layer, i.e., the element of the filler in contact with the inscribed circle and the circumscribed circle of each layer is not deleted, and the inscribed circle and the circumscribed circle of each layer are not deleted. Only the internal elements of the filler that are not in contact with are removed. Specifically, for example, the internal element of the filler as shown by the hatched area in FIG. 13B is deleted. Thereby, the number of elements of a filler can be reduced. Further, for example, the analysis can be performed even when the tire cord is rotated and the filler is largely deformed.

なお、図13(B)においては、各層の充填材の一部の内部要素のみを斜線領域で示したが、各層の充填材の一部の内部要素のみを削除するようにしてもよいし、各層の充填材の全ての内部要素を削除するようにしてもよい。また、全ての層の充填材の一部又は全ての内部要素を削除するのではなく、一部の層の充填材の内部要素の一部又は全ての内部要素を削除するようにしてもよい。   In FIG. 13B, only some internal elements of the filler of each layer are indicated by hatched areas, but only some internal elements of the filler of each layer may be deleted, You may make it delete all the internal elements of the filler of each layer. Further, instead of deleting some or all of the internal elements of all layers of the filler, some or all of the internal elements of the filler of some layers may be deleted.

また、上記では各層の要素分割を行ってタイヤモデルを作成した後に、まとめて各層の充填材の内部要素を削除するようにしたが、ステップ232の処理を省略し、ステップ218、226において各層の充填剤を要素分割するときに、各層の内接円及び外接円に接する領域にのみ要素を作成し、各層の充填材の内部には要素を作成しないようにしてもよい。   Further, in the above, after the tire model is created by performing the element division of each layer, the internal elements of the filler of each layer are collectively deleted, but the processing of step 232 is omitted, and in steps 218 and 226 When the filler is divided into elements, the elements may be created only in the area in contact with the inscribed circle and the circumscribed circle of each layer, and the elements may not be created in the filler of each layer.

(タイヤコードの3次元モデル作成)   (Create a three-dimensional tire cord model)

上記ステップ204の3次元形状を作成する処理では、図7の作成処理ルーチンが実行される。ステップ240では、上記ステップ202(図6の処理ルーチンの実行結果)で求められたタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)を読み取り、その2次元形状のうち第1層である最内層42を、次のステップ242においてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。なお、このステップ242の処理は、要素分割の処理を含むものである。   In the process of creating the three-dimensional shape in step 204, the creation process routine of FIG. 7 is executed. In step 240, the cross-sectional shape (two-dimensional model) which is the two-dimensional shape of the tire code obtained in step 202 (the execution result of the processing routine of FIG. 6) is read, and the first layer of the two-dimensional shape is read. In the next step 242, the innermost layer 42 is developed while being rotated along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction. Note that the processing of step 242 includes element division processing.

すなわち、第1層は、単撚りのタイヤコードであるので、タイヤコードの長手方向を軸として断面形状(2次元モデル)を回転させつつ、所定距離づつタイヤコード長手方向に押し出すことで3次元モデルを作成することができる(図8参照)。   That is, since the first layer is a single-stranded tire cord, the three-dimensional model is pushed by a predetermined distance in the tire cord longitudinal direction while rotating the cross-sectional shape (two-dimensional model) around the longitudinal direction of the tire cord. Can be created (see FIG. 8).

例えば、該当する層(つまり第1層)の撚り方向は既知であり、タイヤコードの長手方向の所定距離を定めれば、要素分割された断面形状(2次元モデル)をタイヤコードの長手方向に押し出すことでタイヤコードの第1層について3次元モデルを作成することができる。この長手方向の所定距離は、予め定めたピッチに対応して分割するときの要素の長さに対応させることが好ましい。この長手方向の所定距離だけ離間した位置に撚り方向に応じて回転された断面形状(2次元モデル)を形成し、両方の断面形状(2次元モデル)の間の断面形状(2次元モデル)の軌跡位置をつなぐべくソリッド要素でモデル作成すればよい。   For example, the twisting direction of the corresponding layer (that is, the first layer) is known, and if a predetermined distance in the longitudinal direction of the tire cord is determined, the cross-sectional shape (two-dimensional model) divided into the elements in the longitudinal direction of the tire cord By extruding, a three-dimensional model can be created for the first layer of the tire cord. The predetermined distance in the longitudinal direction is preferably made to correspond to the length of the element when dividing in accordance with a predetermined pitch. A cross-sectional shape (two-dimensional model) rotated according to the twisting direction is formed at a position separated by a predetermined distance in the longitudinal direction, and a cross-sectional shape (two-dimensional model) between both cross-sectional shapes (two-dimensional model) is formed. It is only necessary to create a model with solid elements to connect the locus positions.

なお、本実施形態のように第1層のフィラメント周囲に充填材を備えた場合でも、フィラメント周囲の充填材をモデル化して、ソリッド要素でモデル作成することは容易である。つまり、フィラメント周囲に充填材がある場合でも、その断面形状で要素分割されていれば、これをタイヤコード長手方向に押し出すことで該当層の3次元モデルを作成することができる。   Even when a filler is provided around the filament of the first layer as in this embodiment, it is easy to model the filler around the filament and create a model with solid elements. That is, even when there is a filler around the filament, if the element is divided in the cross-sectional shape, a three-dimensional model of the corresponding layer can be created by extruding this in the tire cord longitudinal direction.

図14は、一例としてフィラメント48を3本有してそれらが同一の撚り方向に撚られた最内層42についての3次元モデルを示したものである。図14(A)は、フィラメント48のみで最内層42を構成した場合を示し、図14(B)は、フィラメント周囲に充填材を備えて最内層42を構成した場合を示す。   FIG. 14 shows a three-dimensional model of the innermost layer 42 having three filaments 48 as an example and twisting them in the same twist direction. FIG. 14A shows a case where the innermost layer 42 is constituted by only the filament 48, and FIG. 14B shows a case where the innermost layer 42 is constituted by providing a filler around the filament.

図14に示すように、第1層(最内層42)は長手方向から見て時計回りに回転されて撚られている。1ピッチ当たり数分割して撚りながら長手方向に展開することで、3次元モデルを作成することができる。このモデル化では、フィラメントとその周囲の充填材は節点を共有しているので、フィラメントと充填材のコード長手方向の要素分割は同じになる。このとき、1ピッチ当たりの要素分割数を減らすと充填材表面の凹凸が増加するが要素数を減らすことで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。一方、要素分割数を増加すると表面は滑らかになり、要素数が増加することで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。図14の例では1ピッチ当たり10分割している。   As shown in FIG. 14, the first layer (innermost layer 42) is twisted by being rotated clockwise as viewed from the longitudinal direction. A three-dimensional model can be created by developing several parts per pitch and developing in the longitudinal direction while twisting. In this modeling, since the filament and the surrounding filler share a node, the element division in the cord longitudinal direction of the filament and the filler is the same. At this time, if the number of element divisions per pitch is reduced, irregularities on the surface of the filler increase, but a three-dimensional model that can shorten the analysis time can be provided by reducing the number of elements. On the other hand, when the number of element divisions is increased, the surface becomes smooth, and by increasing the number of elements, a three-dimensional model that can shorten the analysis time can be provided. In the example of FIG. 14, it is divided into 10 per pitch.

上記のようにして第1層の3次元モデルの作成を終了すると、ステップ244へ進み、現在層の外方向の隣接する位置に、バッファ層及び外方向隣接層の2次元形状を設定する。ここでは、上記ステップ240で読み取ったタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)のうちバッファ層及び第2層である中間層44の2次元モデルを、最内層42の周囲に設定する。   When the creation of the three-dimensional model of the first layer is completed as described above, the process proceeds to step 244, and the two-dimensional shapes of the buffer layer and the outer adjacent layer are set at positions adjacent to each other in the outer direction of the current layer. Here, the two-dimensional model of the intermediate layer 44 that is the buffer layer and the second layer is set around the innermost layer 42 in the cross-sectional shape (two-dimensional model) that is the two-dimensional shape of the tire code read in step 240 above. To do.

次のステップ246では、上記ステップ242と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)についてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。   In the next step 246, as in step 242 described above, the outer adjacent layer (here, the second layer) is developed along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction.

なお、第1層に対する第2層の撚り方向は、同一でも逆でもよい。この撚り方向は、第1層と第2層との関係に限定されるものではなく、各層の撚り方向が限定されないことであり、以下の説明で規定する撚り方向の規定は、それに限定されるものではない。つまり、撚り方向は、時計回りであっても反時計回りであっても良いもので、任意の撚り方向の組み合わせによりコードを構成することができる。   The twist direction of the second layer with respect to the first layer may be the same or opposite. This twist direction is not limited to the relationship between the first layer and the second layer, but the twist direction of each layer is not limited, and the definition of the twist direction defined in the following description is limited thereto. It is not a thing. That is, the twisting direction may be clockwise or counterclockwise, and the cord can be configured by any combination of twisting directions.

図15は、一例としてフィラメント48を9本有してそれらが最内層42の周囲に同一の撚り方向に撚られた中間層44のみについての3次元モデルを示したものである。図15(A)は、フィラメント48のみで中間層44を構成した場合を示し、図15(B)は、フィラメント周囲に充填材を備えて中間層44を構成した場合を示す。   FIG. 15 shows a three-dimensional model of only the intermediate layer 44 having nine filaments 48 as an example and twisted in the same twist direction around the innermost layer 42. FIG. 15A shows a case where the intermediate layer 44 is configured only by the filament 48, and FIG. 15B shows a case where the intermediate layer 44 is configured by providing a filler around the filament.

図15に示すように、第2層(中間層44)は長手方向から見て反時計回りに回転されて撚られている。図15の例では撚りピッチは第1層の2倍に設定されている。1ピッチ当たり数分割して撚りながら長手方向に展開することで、3次元モデルを作成することができる。このモデル化では、フィラメントとその周囲の充填材は節点を共有しているので、フィラメントと充填材のコード長手方向の要素分割は同じになる。このとき、1ピッチ当たりの要素分割数を減らすと充填材表面の凹凸が増加するが要素数を減らすことで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。一方、要素分割数を増加すると表面は滑らかになり、要素数が増加することで解析時間を短縮できる3次元モデルを提供できる。図15の例では1ピッチ当たり20分割している。   As shown in FIG. 15, the second layer (intermediate layer 44) is twisted by rotating counterclockwise when viewed from the longitudinal direction. In the example of FIG. 15, the twist pitch is set to twice that of the first layer. A three-dimensional model can be created by developing several parts per pitch and developing in the longitudinal direction while twisting. In this modeling, since the filament and the surrounding filler share a node, the element division in the cord longitudinal direction of the filament and the filler is the same. At this time, if the number of element divisions per pitch is reduced, irregularities on the surface of the filler increase, but a three-dimensional model that can shorten the analysis time can be provided by reducing the number of elements. On the other hand, when the number of element divisions is increased, the surface becomes smooth, and by increasing the number of elements, a three-dimensional model that can shorten the analysis time can be provided. In the example of FIG. 15, 20 divisions per pitch.

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の3次元モデル作成が終了すると、ステップ250へ進み、タイヤコード40の全層についての3次元モデルの作成が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に3次元モデルを作成する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ244乃至ステップ248の処理を実行する。一方、ステップ250で肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   When the creation of the three-dimensional model of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 250 to determine whether the creation of the three-dimensional model for all layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, a three-dimensional model is sequentially created for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, in the example of FIG. 9, because of the three-layer structure, the processing from step 244 to step 248 is executed for the outermost layer 46. On the other hand, if the determination at step 250 is affirmative, the present processing routine is terminated.

なお、一例として、図16には第2層までモデル化した3次元モデルを、図17には第3層(最外層)までモデル化した3次元モデルを示した。   As an example, FIG. 16 shows a three-dimensional model modeled up to the second layer, and FIG. 17 shows a three-dimensional model modeled up to the third layer (outermost layer).

以上の処理によって、内層から外層に向けて順次フィラメント群からなる層を形成し、隣り合う層間にバッファ層が設けられた複数層からなる3次元モデルを作成することができる。   Through the above processing, a layer composed of a filament group can be formed sequentially from the inner layer to the outer layer, and a three-dimensional model composed of a plurality of layers in which buffer layers are provided between adjacent layers can be created.

なお、上記処理(図7)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層間について全てバッファ層を設ける場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッファ層が設けられる層間を指定することができるようにしてもよい。   In the above processing (FIG. 7), the case where the buffer layers are provided for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described. However, the present invention is not limited to this, You may enable it to designate the interlayer provided.

このように、本実施形態は、中心から外側に向かい2層以上複数の分類層で構成されるタイヤコードに容易に適用することができる。すなわち、ステップ222〜230の処理およびステップ244〜250の処理で説明したように、2層から最外層の分類層まで繰り返し適用するので、2層,3層,4層・・・、というように複数の層について適用できる。また、何れかの層を指定して適用することもできる。   As described above, the present embodiment can be easily applied to a tire cord including two or more classification layers from the center toward the outside. That is, as described in the processing of steps 222 to 230 and the processing of steps 244 to 250, since it is repeatedly applied from the second layer to the outermost classification layer, two layers, three layers, four layers, and so on. Applicable to multiple layers. Also, any layer can be specified and applied.

また、本実施形態では、各層間にバッファ層を設けてモデル化するので、各層間を拘束させたモデルを作成する場合と比較してモデル作成を容易かつ短時間に行うことができる。   Further, in the present embodiment, since the buffer layer is provided between the layers for modeling, the model can be created easily and in a short time compared to the case of creating a model in which the layers are constrained.

また、本発明は、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。すなわち、複数の分類層で構成されるタイヤコードを、単一層と定義することにより、本実施形態を、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。   Further, the present invention can be applied to a tire cord group constituted by bundling a plurality of tire cords constituted by a plurality of classification layers or a tire cord group constituted by twisting a plurality. In other words, by defining a tire cord composed of a plurality of classification layers as a single layer, the present embodiment is configured by tying a tire cord group composed of a plurality of tire cords composed of a plurality of classification layers or a plurality of twists. It can be applied to the configured tire cord group.

なお、図示は省略したが、上記と同様の処理によってスパイラル形状のタイヤコードについても3次元モデルを作成することができる。   Although not shown, a three-dimensional model can be created for a spiral tire cord by the same processing as described above.

(挙動シミュレーション)   (Behavior simulation)

次に、上記の3次元モデルのタイヤコードを用いて、タイヤモデルを形成し、タイヤの挙動について解析を行う一例を説明する。   Next, an example in which a tire model is formed using the tire code of the above three-dimensional model and the behavior of the tire is analyzed will be described.

図2は、タイヤの挙動解析プログラムの処理ルーチンを示すものである。ステップ100では、挙動解析の対象となるタイヤの設計案(タイヤ形状、構造、材料など)を定める。なお、ステップ100における設定はタイヤ設計案に限定されるものではなく、現存するタイヤを解析する場合を含む。すなわち、現存するタイヤそのものを対象のモデルとして設定してもよい。次のステップ102では、タイヤ設計案を数値解析上のモデルに落とし込むためのタイヤのタイヤモデルを作成する。このタイヤモデルの作成は、用いる数値解析手法により若干異なる。本実施の形態では数値解析手法として有限要素法(FEM)を用いるものとする。従って、上記ステップ102で作成するタイヤモデルは、有限要素法(FEM)に対応した要素分割、例えば、メッシュ分割によって複数の要素に分割され、タイヤを数値的・解析的手法に基づいて作成されたコンピュータプログラムヘのインプットデータ形式に数値化したものをいう。この要素分割とはタイヤ、及び路面(後述)等の対象物を小さな幾つかの(有限の)小部分に分割することをいう。この小部分ごとに計算を行い全ての小部分について計算した後、全部の小部分を足し合わせることにより全体の応答を得ることができる。   FIG. 2 shows a processing routine of the tire behavior analysis program. In step 100, a design plan (tire shape, structure, material, etc.) of a tire to be subjected to behavior analysis is determined. Note that the setting in step 100 is not limited to the tire design plan, but includes the case of analyzing an existing tire. That is, the existing tire itself may be set as the target model. In the next step 102, a tire tire model for creating a tire design plan into a numerical analysis model is created. The creation of the tire model differs slightly depending on the numerical analysis method used. In this embodiment, a finite element method (FEM) is used as a numerical analysis method. Therefore, the tire model created in step 102 is divided into a plurality of elements by element division corresponding to the finite element method (FEM), for example, mesh division, and the tire is created based on a numerical / analytical method. This is a digitized input data format for computer programs. This element division means dividing an object such as a tire and a road surface (described later) into several small (finite) small parts. After calculating every small part and calculating all the small parts, the whole response can be obtained by adding all the small parts.

上記ステップ102のタイヤモデルの作成では、図3に示すタイヤモデル作成ルーチンが実行される。まず、ステップ112では、タイヤ径方向断面のモデル(タイヤ断面モデル、すなわちタイヤ断面データ)を作成する。また、タイヤ断面内のゴム、補教材(ベルト、プライ等、鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねたもの等)をそれぞれ有限要素法のモデル化手法に応じてモデル化する。次のステップ114では、2次元データであるタイヤ断面データ(タイヤ径方向断面のモデル)を周方向に一周分(360度)展開し、タイヤの3次元(3D)モデルを作成する。   In the creation of the tire model in step 102, a tire model creation routine shown in FIG. 3 is executed. First, in step 112, a tire radial section model (tire section model, that is, tire section data) is created. In addition, rubber in the tire cross section, supplementary teaching materials (belts, plies, etc., reinforcing cords made of iron / organic fibers, etc., bundled in a sheet shape, etc.) are modeled according to the modeling method of the finite element method, respectively. . In the next step 114, two-dimensional tire cross-section data (tire radial cross-section model) is developed for one turn (360 degrees) in the circumferential direction to create a three-dimensional (3D) model of the tire.

なお、補強材(ベルト、プライ等、鉄・有機繊維等でできた補強コードをシート状に束ねたもの等)を含むタイヤコードについては、後述するように詳細な解析モデルを作成するので、ここでは、一様なタイヤコードとしてモデルを作成すればよい。   For tire cords that contain reinforcing materials (belts, plies, etc., reinforcing cords made of iron / organic fibers, etc., bundled in a sheet shape, etc.), a detailed analysis model will be created as described later. Then, what is necessary is just to create a model as a uniform tire code.

次に、図3のステップ116では、タイヤ各部のゴムの構成材料を設定する。このステップでは、タイヤの各部位に応じた剛性などの材料特性の構成材料を選択する。次のステップ118では、タイヤコードを詳細にモデル化するタイヤコードの解析モデルの作成処理を実行して本ルーチンを終了する。なお、ステップ118のタイヤコードの解析モデルの作成処理では、上述のタイヤコードの解析モデルを作成する処理ルーチン(図5参照)が実行される。   Next, in step 116 of FIG. 3, the constituent material of the rubber of each part of the tire is set. In this step, a constituent material having material characteristics such as rigidity corresponding to each part of the tire is selected. In the next step 118, a tire code analysis model creation process for modeling the tire code in detail is executed, and this routine is terminated. In the tire code analysis model creation process in step 118, the above-described processing routine for creating the tire code analysis model (see FIG. 5) is executed.

上記のようにして作成したタイヤコード40の有限要素モデル(解析モデル)を含むタイヤモデルを作成した後には、図2のステップ104へ進み、路面の設定すなわち路面モデルの作成と共に路面状態の入力がなされる。このステップ104では、路面をモデル化し、そのモデル化した路面を実際の路面状態に設定するために入力するものである。路面のモデル化は、路面形状を要素分割してモデル化し、路面の摩擦係数μを選択設定することで路面状態を入力する。例えば、路面状態により乾燥(DRY)、濡れ(WET)、氷上、雪上、非舗装等に対応する路面の摩擦係数μが存在するので、摩擦係数μについて適正な値を選択することで、実際の路面状態を再現させることができる。   After the tire model including the finite element model (analysis model) of the tire cord 40 created as described above is created, the process proceeds to step 104 in FIG. 2, and road surface setting, that is, creation of the road surface model and input of the road surface state are performed. Made. In this step 104, the road surface is modeled and input for setting the modeled road surface to an actual road surface state. The road surface is modeled by dividing the road surface shape into elements and selecting the road surface friction coefficient μ and inputting the road surface state. For example, depending on the road surface condition, there is a road friction coefficient μ corresponding to dry (DRY), wet (WET), on ice, snow, unpaved, etc., so by selecting an appropriate value for the friction coefficient μ, The road surface condition can be reproduced.

なお、流体モデルを作成して、路面とタイヤモデルの間に設けても良い。流体モデルは、タイヤの一部(または全部)および接地面、タイヤが移動・変形する領域を含む流体領域を分割し、モデル化するものである。   A fluid model may be created and provided between the road surface and the tire model. The fluid model divides and models a part (or all) of a tire, a ground contact surface, and a fluid region including a region where the tire moves and deforms.

このようにして、路面状態の入力がなされると、次のステップ106において、境界条件の設定がなされる。この境界条件とは、タイヤモデルに解析上すなわちタイヤの挙動をシミュレートする上で必要なものであり、タイヤモデルに付与する各種条件である。このステップ106の境界条件の設定では、まず、タイヤモデルには内圧を与えて、タイヤモデルに回転変位及び直進変位(変位は力、速度でも良い)の少なくとも一方と、予め定めた負荷荷重と、の少なくとも1つを与える。なお、路面との摩擦を考慮する場合は、回転変位(または力、速度でもよい)もしくは直進変位(または力、速度でもよい)のどちらか一方のみでよい。   In this way, when the road surface condition is input, the boundary condition is set in the next step 106. The boundary conditions are necessary for analysis of the tire model, that is, for simulating the behavior of the tire, and are various conditions given to the tire model. In the setting of the boundary condition in step 106, first, an internal pressure is applied to the tire model, and at least one of rotational displacement and straight displacement (displacement may be force or speed) is applied to the tire model, a predetermined load load, Give at least one of In addition, when considering friction with the road surface, only one of rotational displacement (or force or speed) or straight displacement (or force or speed) may be used.

次に、ステップ106までに作成されたり設定されたりした数値モデルをもとに、解析としてのタイヤモデルの変形計算を行う。すなわち、上記ステップ106で境界条件の設定が終了すると、ステップ108へ進み、タイヤモデルの変形計算を行う。このステップ108では、タイヤモデルおよび与えた境界条件より、有限要素法に基づいてタイヤモデルの変形計算を行う。この変形計算は、タイヤ転動時の状態を得るために(過渡的な状態を得るために)、タイヤモデルの変形計算を繰り返し(例えば1msec以内の計算を繰り返して行い)、その度に境界条件を更新するようにしてもよい。また、変形計算は、タイヤ変形が定常状態となることを想定した予め定めた計算時間を採用することができる。   Next, a deformation calculation of the tire model as an analysis is performed based on the numerical model created or set up to step 106. That is, when the setting of the boundary condition is completed in step 106, the process proceeds to step 108, and the tire model is calculated for deformation. In this step 108, deformation calculation of the tire model is performed based on the finite element method from the tire model and the given boundary conditions. This deformation calculation repeats the tire model deformation calculation (for example, by repeating the calculation within 1 msec) in order to obtain the tire rolling state (to obtain a transient state), and each time the boundary condition May be updated. In addition, the deformation calculation can employ a predetermined calculation time assuming that the tire deformation is in a steady state.

なお、タイヤモデルの変形計算を行うと、弾性率の高いフィラメント部の変形は小さくなり、弾性率の低いフィラメント周囲の仮想充填材の変形は大きくなる。また、バッファ層は各層の撚り回転方向や撚りピッチが異なる場合には変形が非常に大きくなり、要素が歪んで変形計算を行うことができなくなる場合がある。例えば図18(A)に示すように解析当初はバッファ層の要素がそれほど歪んでいない場合でも、解析が進むうちに同図(B)、(C)に示すようにバッファ層の要素の変形(歪み)が大きくなり解析が困難になる場合がある。   When the deformation calculation of the tire model is performed, the deformation of the filament portion having a high elastic modulus is reduced, and the deformation of the virtual filler around the filament having a low elastic modulus is increased. Further, when the twist rotation direction and the twist pitch of each layer are different, the buffer layer is very deformed, and the element may be distorted and the deformation calculation may not be performed. For example, as shown in FIG. 18A, even if the elements of the buffer layer are not distorted so much at the beginning of the analysis, as the analysis proceeds, the deformation of the elements of the buffer layer (as shown in FIGS. (Distortion) increases and analysis may be difficult.

このような場合、バッファ層の要素の変形が許容範囲外となるか否かを判断し、許容範囲外となる場合にはバッファ層のみ再度要素分割(リメッシュ)するようにしてもよい。これにより、同図(D)に示すようにバッファ層の要素の歪みを解消して解析を継続することが可能となる。このように、バッファ層のみをリメッシュすることにより、タイヤモデル全体をリメッシュする場合と比較してリメッシュに要する時間を短縮することができる。   In such a case, it is determined whether or not the deformation of the element of the buffer layer falls outside the allowable range. If the deformation of the buffer layer falls outside the allowable range, only the buffer layer may be divided (remeshed) again. This makes it possible to eliminate the distortion of the elements in the buffer layer and continue the analysis as shown in FIG. Thus, by remeshing only the buffer layer, the time required for remeshing can be shortened compared to the case of remeshing the entire tire model.

なお、リメッシュするか否かの判断、すなわち要素の変形が許容範囲外となるか否かの判断については、バッファ層のメッシュの捩れ角度やアスペクト比等の判断基準に基づいて判断することができ、例えばJAMA/JAPIA(日本自動車工業会/日本自動車部品工業会)のPDQ(Product Data Quality)ガイドラインV4.1のメッシュの品質に関する項目に基づいて判断することができる。   Note that whether or not to re-mesh, that is, whether or not the deformation of the element is outside the allowable range, can be determined based on criteria such as the twist angle of the mesh of the buffer layer and the aspect ratio. For example, the determination can be made based on items related to mesh quality in PDQ (Product Data Quality) guideline V4.1 of JAMA / JAAPIA (Japan Automobile Manufacturers Association / Japan Auto Parts Industries Association).

次のステップ110では、上述の計算結果を出力する。この計算結果とは、タイヤ変形時の物理量を採用する。具体的には、サイドのたわみ量や接地形状、接地圧分布、タイヤ中心に作用する横力等である。   In the next step 110, the calculation result is output. This calculation result uses a physical quantity at the time of tire deformation. Specifically, side deflection amount, contact shape, contact pressure distribution, lateral force acting on the tire center, and the like.

なお、計算結果の出力は、タイヤの接地部の形状や接地圧の分布、タイヤ中心に作用する力等の値または分布を可視化することを採用してもよい。これらは計算結果の値や変化量または変化率、力の向き(ベクトル)そして分布から導出することができ、それらをタイヤモデル周辺やパターン周辺と共に線図等で表せば、把握しやすく提示可能な可視化をすることができる。   The calculation result may be output by visualizing the value or distribution of the shape of the contact portion of the tire, the distribution of contact pressure, the force acting on the center of the tire, or the like. These can be derived from the calculation result value, amount or rate of change, force direction (vector), and distribution, and can be presented in an easy-to-understand manner by representing them with a diagram etc. along with the tire model and pattern periphery. Visualization is possible.

このように、本実施の形態では、タイヤに含まれるタイヤコードを、詳細に有限要素モデルでモデル化して、そのモデル(解析モデル)を含むタイヤモデルでタイヤの挙動をより実際形状に沿った解析をすることが可能になる。従って、タイヤコードを簡略化した要素により解析するのに比べて高精度で解析することができる。   As described above, in the present embodiment, the tire cord included in the tire is modeled in detail by the finite element model, and the tire behavior including the model (analysis model) is analyzed in accordance with the actual shape. It becomes possible to do. Therefore, it is possible to analyze the tire cord with higher accuracy than in the case where the tire cord is analyzed by a simplified element.

また、本実施の形態では、各層間にバッファ層を設けてモデル化するので、各層間において撚り回転方向や撚りピッチが異なる場合でも高精度に解析することが可能となる。   In the present embodiment, since the buffer layer is provided between the layers for modeling, it is possible to analyze with high accuracy even when the twist rotation direction and the twist pitch are different between the layers.

また、本実施の形態では、バッファ層の内方向隣接層の外周上の節点とバッファ層の外方向隣接層の内周上の節点とを接続することによりバッファ層を要素分割する場合について説明したが、このような方法では要素の生成が困難となる場合がある。   Further, in the present embodiment, the case has been described in which the buffer layer is divided into elements by connecting the nodes on the outer periphery of the inner layer adjacent to the buffer layer and the nodes on the inner periphery of the outer layer adjacent to the buffer layer. However, such a method may make it difficult to generate elements.

そこで、バッファ層の内方向隣接層の外周上の節点又はバッファ層の外方向隣接層の内周上の節点と、これらの節点とは独立して前記外周上又は内周上に設けた節点との各々について拘束要素を定義し、この拘束要素が相対的に移動しないように拘束する拘束条件を付与したモデルを作成するようにしてもよい。   Therefore, the nodes on the outer periphery of the inner adjacent layer of the buffer layer or the nodes on the inner periphery of the outer adjacent layer of the buffer layer, and the nodes provided on the outer periphery or the inner periphery independently of these nodes; A constraint element may be defined for each of the models, and a model to which a constraint condition is constrained so that the constraint element does not move relatively may be created.

この拘束条件を付与する処理は、例えばバッファ層の内周上の節点とバッファ層の内方向隣接層の外周上に設けた節点とが相対的に移動しないように、また、バッファ層の外周上の節点とバッファ層の外方向隣接層の内周上に設けた節点とが相対的に移動しないように互いに拘束する拘束条件を設定して関連付ける処理である。これにより、内方向隣接層、バッファ層、外方向隣接層の拘束を維持したまま容易に要素分割することができる。   The process for giving this constraint condition is performed so that, for example, the nodes on the inner circumference of the buffer layer and the nodes provided on the outer circumference of the adjacent inner layer of the buffer layer do not move relative to each other. This is a process of setting and associating a constraint condition that mutually restrains the node and the node provided on the inner periphery of the outer layer adjacent to the buffer layer so as not to move relative to each other. Thereby, it is possible to easily divide the elements while maintaining the constraints of the inner adjacent layer, the buffer layer, and the outer adjacent layer.

また、拘束条件を付与するのではなく、バッファ層の内方向隣接層の外周上の節点又はバッファ層の外方向隣接層の内周上の節点と、これらの節点とは独立して前記外周上又は内周上に設けた節点との各々について接触要素を定義し、この接触要素について接触条件を付与したモデルを作成するようにしてもよい。   In addition, a constraint condition is not given, but a node on the outer periphery of the adjacent inner layer of the buffer layer or a node on the inner periphery of the outer adjacent layer of the buffer layer, and these nodes are independent on the outer periphery. Alternatively, a contact element may be defined for each of the nodes provided on the inner periphery, and a model in which a contact condition is assigned to the contact element may be created.

この接触条件とは、隣接する内方向隣接層、バッファ層、外方向隣接層の各層について相対的な移動の制限を規定するものである。そして、接触条件を付与する処理は、例えばバッファ層の内周上の節点とバッファ層の内方向隣接層の外周上に設けた節点とが接触しつつ相対的に移動可能にする接触条件を設定して関連付ける処理、また、バッファ層の外周上の節点とバッファ層の外方向隣接層の内周上に設けた節点とが接触しつつ相対的に移動可能にする接触条件を設定して関連付ける処理である。   This contact condition prescribes a relative movement restriction for each of the adjacent inner adjacent layer, buffer layer, and outer adjacent layer. For example, the processing for assigning the contact condition sets a contact condition that allows the nodes on the inner circumference of the buffer layer and the nodes provided on the outer circumference of the adjacent layer in the inner direction of the buffer layer to move relatively while contacting each other. And a process for setting and associating a contact condition that allows the node on the outer periphery of the buffer layer and the node provided on the inner periphery of the adjacent layer in the outer direction of the buffer layer to move relative to each other. It is.

接触条件の一例は、摺動抵抗による接触条件、摩擦係数による接触条件、及び形状保存による接触条件の3種類がある。摺動抵抗による接触条件は、隣接する層の相対移動に対して予め定めた特性(関数)を有する摺動抵抗を付加するものである。具体的には、例えばバッファ層の内周上の節点とバッファ層の内方向隣接層の外周上に設けた節点とが、3次元的に離間するための座標関係を摺動抵抗で規定することを接触条件として、これらの節点を関連付ける。この摺動抵抗は、線形関数、徐々に大きくなる漸近特性の関数、徐々に小さくなる双曲線関数、入力に応じて摺動抵抗の値が段階的に変化する多項式による関数、そして非線形関数等及びこれらの組み合わせの関数によって定めることができる。例えば、所定の入力値までは、大きい摺動抵抗の所定値で、同一の位置を維持して移動する拘束状態となり、これを超える入力値以上で各々が所定量ズレを生じて離間する摺動状態となるように、関数を定めることができる。   There are three types of contact conditions: a contact condition based on sliding resistance, a contact condition based on a friction coefficient, and a contact condition based on shape preservation. The contact condition by sliding resistance is to add sliding resistance having a predetermined characteristic (function) with respect to relative movement of adjacent layers. Specifically, for example, the sliding resistance defines the coordinate relationship for a three-dimensional separation between the nodes on the inner circumference of the buffer layer and the nodes provided on the outer circumference of the inner layer adjacent to the buffer layer. These contact points are related by using as a contact condition. This sliding resistance is a linear function, a gradually increasing function of asymptotic characteristics, a gradually decreasing hyperbolic function, a function by a polynomial in which the value of sliding resistance changes stepwise according to input, a nonlinear function, etc. Can be determined by a combination of functions. For example, up to a predetermined input value, a predetermined value of a large sliding resistance is in a restrained state in which the same position is maintained and moved, and when the input value exceeds this value, each slides apart by a predetermined amount of deviation. A function can be defined to be in a state.

また、摩擦係数による接触条件は、隣接する層の相対移動(摺動)に対して予め定めた値の摩擦係数を付加するものである。具体的には、例えばバッファ層の内周上の節点とバッファ層の内方向隣接層の外周上に設けた節点とが、3次元的に離間するための座標関係を摩擦係数で規定することを接触条件として、これらの節点を関連付ける。この摩擦係数は、一定値であってもよく、上記と同様の各種関数で定めてもよい。   The contact condition based on the friction coefficient is to add a predetermined coefficient of friction to the relative movement (sliding) of adjacent layers. Specifically, for example, the frictional coefficient defines the coordinate relationship for a three-dimensional separation between the nodes on the inner periphery of the buffer layer and the nodes provided on the outer periphery of the adjacent inner layer of the buffer layer. Associate these nodes as contact conditions. This friction coefficient may be a constant value or may be determined by various functions similar to the above.

形状保存による接触条件は、隣接する層の相対移動に対して予め定めた値の弾性係数等の形状保存係数を付加するものである。具体的には、例えばバッファ層の内周上の節点とバッファ層の内方向隣接層の外周上に設けた節点とが、3次元的に離間するための座標関係を形状保存係数で規定することを接触条件として、これらの節点を関連付ける。この形状保存係数は、一定値であってもよく、上記と同様の各種関数で定めてもよい。なお、形状保存係数は、層の変更を考慮すると、3次元の各方向に対して規定することが好ましい。これにより、3次元の各方向について接触条件を定めることができる。   The contact condition by shape preservation is to add a shape preservation coefficient such as a predetermined elastic modulus to the relative movement of adjacent layers. Specifically, for example, a coordinate relationship for three-dimensional separation between the nodes on the inner periphery of the buffer layer and the nodes provided on the outer periphery of the adjacent inner layer of the buffer layer is defined by the shape conservation coefficient. These contact points are related by using as a contact condition. This shape preservation coefficient may be a constant value or may be determined by various functions similar to the above. In addition, it is preferable to prescribe | regulate a shape preservation | save coefficient with respect to each direction of three dimensions considering the change of a layer. Thereby, contact conditions can be defined for each of the three-dimensional directions.

このように接触条件を付与した場合、各層の間で力や変位を伝達することができる。また、完全に拘束しないので、特に仮想充填材を使った場合等に摩擦係数を実測により求めたり、全体の変形が実測と合うように摩擦係数を設定することで全体の変形の精度を維持したままバッファ層の変形を低減することができる。   When the contact condition is given in this way, force and displacement can be transmitted between the layers. In addition, since it is not completely constrained, the accuracy of overall deformation was maintained by obtaining the friction coefficient by actual measurement, especially when using a virtual filler, or by setting the friction coefficient so that the overall deformation would match the actual measurement. The deformation of the buffer layer can be reduced as it is.

なお、拘束条件や接触条件を付与する場合も、バッファ層のメッシュ品質が悪化した場合には、バッファ層のみリメッシュすることが好ましい。   Even when the constraint condition or the contact condition is applied, it is preferable to remesh only the buffer layer when the mesh quality of the buffer layer deteriorates.

また、本実施の形態では、バッファ層を要素分割する場合について説明したが、これに限らず、要素分割を行わないメッシュレス法によりバッファ層をモデル化するようにしてもよい。メッシュレス法としては、例えばフリーメッシュ法やエレメントフリーガラーキン法等がある。   In the present embodiment, the case where the buffer layer is divided into elements has been described. However, the present invention is not limited to this, and the buffer layer may be modeled by a meshless method in which element division is not performed. Examples of the meshless method include a free mesh method and an element free Galerkin method.

この場合、バッファ層に任意の複数の点を定義し、公知のフリーメッシュ法やエレメントフリーガラーキン法等を用いて点同士の相互作用を演算することにより、バッファ層の変形を解析することができる。   In this case, it is possible to analyze the deformation of the buffer layer by defining an arbitrary plurality of points in the buffer layer and calculating the interaction between the points using a known free mesh method or element free Galerkin method. .

(実施例)   (Example)

次に、本発明の実施例を詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

本実施例としてモデル化・試作したタイヤコードは、フィラメント直径(2r)が全て0.25mm、第1層がフィラメントを{2r/3・(3)1/2・0.125}mmの円周上に均等配置で3本並べ、第2層は第1層に接するように9本、第3層は第2層に接するように15本を配列したものである。撚りピッチは第1層から、5,10、15mmとし、タイヤコード長手方向の要素分割は第1層から10,20,30個/ピッチとした。このタイヤコードを長さ30mmだけモデル化した。また、フィラメント周囲に充填剤としてゴムを用いた。解析は両端平面内で固定し、長手方向に引っ張ることを行った。 The tire cord modeled and prototyped in this example has a filament diameter (2r) of 0.25 mm in all, and the first layer has a filament of {2r / 3 · (3) 1/2 · 0.125} mm in circumference. Three of them are arranged in a uniform arrangement on the top, and the second layer is arranged so as to be in contact with the first layer, and the third layer is arranged so as to be in contact with the second layer. The twist pitch was 5, 10, and 15 mm from the first layer, and the element division in the tire cord longitudinal direction was 10, 20, and 30 / pitch from the first layer. This tire cord was modeled by a length of 30 mm. Also, rubber was used as a filler around the filament. The analysis was carried out by fixing in both end planes and pulling in the longitudinal direction.

図19には、変形前後の3次元モデルを示した。同図(A)は変形前の3次元モデルであり、同図(B)は変形後の3次元モデルである。図から理解されるように、引張り変形によりフィラメントがコード長手方向となす角度が小さくなり、長手方向の節点間隔が大きくなるという実際形状に則した結果を得た。   FIG. 19 shows a three-dimensional model before and after deformation. FIG. 4A is a three-dimensional model before deformation, and FIG. 4B is a three-dimensional model after deformation. As can be understood from the figure, a result conforming to the actual shape was obtained in which the angle formed by the filament with the longitudinal direction of the cord is reduced by tensile deformation, and the distance between the nodes in the longitudinal direction is increased.

また、本発明のように各層の充填材の内部要素を削除したタイヤモデルではなく、各層の充填材の内部も要素分割した従来のタイヤモデルについて上記と同様の解析を行ったところ、引っ張り歪みが0.25%となる所まで解析した後、充填材の要素形状が悪化して解析が停止してしまった。   In addition, when the same analysis as described above was performed on a conventional tire model in which the inside of the filler of each layer was not divided into the tire model in which the internal elements of the filler of each layer were deleted as in the present invention, tensile strain was found. After analyzing up to 0.25%, the element shape of the filler deteriorated and the analysis stopped.

これに対し、図13(B)の斜線領域の要素を削除したタイヤモデルにおける解析では、引っ張りひずみが1.0%となる所まで解析ができた。   On the other hand, in the analysis in the tire model in which the elements in the hatched area in FIG. 13B are deleted, the analysis was performed up to the point where the tensile strain was 1.0%.

このように、本実施形態の解析モデルを用いることで、より高精度にタイヤコードを解析できることが判った。   Thus, it was found that the tire cord can be analyzed with higher accuracy by using the analysis model of the present embodiment.

(第2実施形態)   (Second Embodiment)

次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、第1実施形態のように各層の隣接する層間にバッファ層を設けず、各層のフィラメント(断面)を要素分割してその周囲を囲む外接形状と拘束要素を定めた2次元モデルを作成し、内層から外層に向けて順に2次元モデルを長手方向に撚り回転させつつ展開し相対的に移動しないように隣接層を互いに拘束するように内接形状と外接形状との間で拘束要素を関連付けて3次元形状を作成して解析モデルを得る方法について説明する。なお、以下では第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。   In this embodiment, a buffer layer is not provided between adjacent layers as in the first embodiment, and a filament (cross section) of each layer is divided into elements, and a circumscribed shape and a constraining element surrounding the periphery are defined. Constraining between the inscribed shape and the circumscribed shape so as to constrain adjacent layers so that they do not move relative to each other so that the two-dimensional model is twisted and rotated in the longitudinal direction in order from the inner layer to the outer layer. A method for obtaining an analysis model by creating a three-dimensional shape by associating elements will be described. Hereinafter, only different parts from the first embodiment will be described.

(タイヤコードの2次元モデル作成)   (Tire code 2D model creation)

第1実施形態で説明した図5のステップ202の断面形状(2次元モデル)を作成する処理では、図21の作成処理ルーチンが実行される。ステップ210〜218、222、226、230の処理は図6と同一であるので詳細な説明は省略する。   In the process of creating the cross-sectional shape (two-dimensional model) in step 202 of FIG. 5 described in the first embodiment, the creation process routine of FIG. 21 is executed. Steps 210 to 218, 222, 226, and 230 are the same as those in FIG.

ステップ220では、第1層に対する拘束要素を定める。図23(C)に示すように、拘束要素52は、ステップ216で定めた外接形状(ここでは外接円50)の上に位置するものである。この拘束要素52は、第1層(ここでは最内層42)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって生じる外部に対して作用する力または第1層に対して外部から作用される力を、第1層と隣接層との間で関連付けるためのものである。すなわち、ここでは、外接円50に第2層とを関連付ける拘束要素52を定めることになる。以下の説明では、拘束要素52を点で示した場合を説明するが、線分や後述する3次元展開後の面であってもよい。なお、ステップ218において充填材の要素分割をしているので、充填材の外周部に拘束要素を定義する。   In step 220, a constraint element for the first layer is defined. As shown in FIG. 23C, the constraining element 52 is positioned on the circumscribed shape (here, circumscribed circle 50) determined in step 216. The constraining element 52 generates a force acting on the outside caused by deformation or movement of the filament group included in the first layer (here, the innermost layer 42) or a force acting on the first layer from the outside. It is for associating between one layer and an adjacent layer. That is, here, the constraining element 52 that associates the circumscribed circle 50 with the second layer is determined. In the following description, the case where the constraint element 52 is indicated by a point will be described. However, it may be a line segment or a surface after three-dimensional development described later. In addition, since the element division of the filler is performed in Step 218, a constraint element is defined on the outer peripheral portion of the filler.

以上のようにして第1層の断面形状の設定が終了すると、第1層の隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。詳細には、ステップ222へ進み、外方向の隣接層、ここでは第2層について上記ステップ214と同様に要素分割する。次のステップ224では上記ステップ216と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群の周囲を囲む外接形状を定める。また、内方向隣接層(ここでは第1層)のフィラメント群の周囲に、外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群に内接する内接形状を定める。図24(A)には、第2層としてタイヤコード40の中間層44に含まれるフィラメント48の各々が要素分割されると共に、フィラメント群の周囲を囲む外接形状としてフィラメント48の外接円56が定められかつ内接形状として内接円54が定められた場合が示されている。   When the setting of the cross-sectional shape of the first layer is completed as described above, the cross-sectional shape is sequentially set in the same manner as described above for the adjacent layers of the first layer. Specifically, the process proceeds to step 222, and the element is divided into the adjacent layer in the outward direction, here the second layer, in the same manner as in step 214 above. In the next step 224, the circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer) is determined in the same manner as in the above step 216. In addition, an inscribed shape inscribed in the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer) is defined around the filament group of the inner adjacent layer (here, the first layer). In FIG. 24A, each of the filaments 48 included in the intermediate layer 44 of the tire cord 40 as the second layer is divided into elements, and a circumscribed circle 56 of the filament 48 is defined as a circumscribed shape surrounding the filament group. The inscribed circle 54 is defined as the inscribed shape.

なお、図24の例では外接形状として円形状を採用した場合を示したが、円形状に限らず楕円、四角、三角形、多角形等の形状でも良い。またフィラメント間で凹形状や凸形状になっていても良い。   In the example of FIG. 24, the case where a circular shape is adopted as the circumscribed shape is shown, but the shape is not limited to a circular shape, and may be an ellipse, a square, a triangle, a polygon, or the like. Moreover, it may be concave or convex between the filaments.

また、第2層の内接形状の内接円54は第1層の外接形状と互いに拘束しあうようにするので、両者は同一形状であると連携や関連付け(例えば接合)が容易である。しかし、両者を同一形状に設定することには限定しない。両者の形状が異なる場合であっても、初期の形状にて両者を拘束したり、後述シミュレーション等の計算開始直後に両者の形状が一致するように応力や歪みを発生させることなく移動した後に拘束するように設定ことができる。   In addition, since the inscribed circle 54 of the inscribed shape of the second layer is constrained to the circumscribed shape of the first layer, it is easy to cooperate and associate (for example, join) if both are the same shape. However, it is not limited to setting both to the same shape. Even if the two shapes are different, they can be constrained after moving without causing stress or distortion so that both shapes can be constrained immediately after the start of calculations such as simulation described later, even if the shapes are different. Can be set to.

次のステップ226では、上記ステップ218と同様に、フィラメント48の周囲に存在する充填材について所定形状となるように要素分割する(図24(B)参照)。なお、この充填材の要素分割は、上記と同様にフィラメント単体の解析を行う場合等で外部の拘束が不要な場合は、定義する必要はない。   In the next step 226, as in the above step 218, the filler existing around the filament 48 is divided into elements so as to have a predetermined shape (see FIG. 24B). It should be noted that the element division of the filler need not be defined when an external constraint is not necessary, for example, when a single filament is analyzed in the same manner as described above.

次のステップ228では、外側隣接層(ここでは第2層)の拘束要素を定める。すなわち、少なくとも内側隣接層(ここでは第1層)に対する拘束要素を定める。このステップ228は、少なくとも内接形状に内側隣接層(ここでは第1層)と拘束しあうようにするための連携要素を定めるための処理である。図24(C)に示すように、内側の拘束要素59は、ステップ224で定めた内接形状(ここでは内接円54)の上に位置するものである。なお、当該層(ここでは第2層)の外側にさらに隣接層(ここでは第3層)が存在する場合には、上記ステップ220と同様に、隣接層(ここでは第3層)に対する拘束要素を定める。図24(C)に示すように、拘束要素58は、ステップ224で定めた外接形状(ここでは外接円56)の上に位置するものである。当該層外側に隣接層が存在しない場合には、隣接層に対する拘束要素を定める処理は不要である。しかし、外側に隣接層が存在しない最外層について、最外層の外側に拘束要素を予め定義しておくことは、タイヤコードをひとまとまりのコードとして他のシミュレーションのモデルとして扱うときに好ましいものである。   In the next step 228, the constraining elements of the outer adjacent layer (here the second layer) are defined. That is, a restraining element for at least the inner adjacent layer (here, the first layer) is defined. This step 228 is a process for determining a cooperation element for constraining at least the inscribed shape with the inner adjacent layer (here, the first layer). As shown in FIG. 24C, the inner restraint element 59 is positioned on the inscribed shape (here, the inscribed circle 54) determined in step 224. If there is a further adjacent layer (here, the third layer) outside the layer (here, the second layer), the constraining element for the adjacent layer (here, the third layer) is the same as in step 220 above. Determine. As shown in FIG. 24C, the constraining element 58 is positioned on the circumscribed shape (here, circumscribed circle 56) determined in step 224. When there is no adjacent layer outside the layer, it is not necessary to determine a constraint element for the adjacent layer. However, for the outermost layer that does not have an adjacent layer on the outside, predefining the constraint elements outside the outermost layer is preferable when the tire cord is treated as a group of cords as a model for other simulations. .

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の断面形状の設定が終了すると、ステップ230へ進み、タイヤコード40の全層についての断面形状の設定が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ222乃至ステップ228の処理を実行する。一方、ステップ230で肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   When the setting of the cross-sectional shape of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 230 to determine whether the setting of the cross-sectional shape for all the layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, the cross-sectional shape is set for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, in the example of FIG. 9, the processing of Step 222 to Step 228 is executed for the outermost layer 46 because of the three-layer structure. On the other hand, if the determination in step 230 is affirmative, the present processing routine is terminated.

上記断面形状の2次元モデルを作成するときには、断面形状の全体を同時に作成することも可能だが、断面内の一部について2次元モデルを作成した後に、作成した2次元モデルを複写することにより、短時間かつ高精度に断面形状の2次元モデルを作成することができる。例えば、図23に示すように、最内層42は回転方向への対称性を有しており、最内層42では3本のフィラメントが等間隔に配置されているので120度毎に同一の形状となる。これを考慮して、基本形状となる一部を要素分割した断面形状を作成後、回転方向に展開することで同じ形状の要素分割を周期的に作成することができる。このように作成すると要素サイズを揃えることで精度を向上させることができる。また要素生成を短い時間できる。   When creating a two-dimensional model of the cross-sectional shape, it is possible to create the entire cross-sectional shape at the same time, but after creating a two-dimensional model for a part of the cross-section, by copying the created two-dimensional model, A two-dimensional model having a cross-sectional shape can be created in a short time and with high accuracy. For example, as shown in FIG. 23, the innermost layer 42 has symmetry in the rotation direction, and the innermost layer 42 has three filaments arranged at equal intervals, so that it has the same shape every 120 degrees. Become. Considering this, after creating a cross-sectional shape obtained by dividing a part of the basic shape into elements, it is possible to periodically create element divisions of the same shape by developing them in the rotation direction. If created in this way, the accuracy can be improved by aligning the element sizes. Moreover, element generation can be performed in a short time.

なお、上記処理(図21)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層について全て拘束要素を定義する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れかの層を指定して拘束要素を定義することができる。この場合、ステップ220〜230の処理について、2次元モデル作成の処理のみを実行し、拘束要素の定義については層指定をすればよい。すなわち、拘束要素の定義の層は予め層を表す数値入力がなされているものとし、ステップ226と228の間に拘束要素定義をするか否かの判断処理を追加する。この判断処理は、予め入力されている層を表す数値が現在層か否かを判断するもので、肯定されたときにステップ228へ進み、否定されたときステップ230へ進むようにすればよい。   In the above processing (FIG. 21), the case where the constraint elements are defined for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described, but the present invention is not limited to this, You can define constraints by specifying layers. In this case, only the process of creating the two-dimensional model is executed for the processes of steps 220 to 230, and the layer designation is performed for the definition of the constraint element. That is, it is assumed that a numerical value representing a layer has been input in advance for the layer of definition of the constraint element, and a process for determining whether or not to define the constraint element is added between steps 226 and 228. This determination process determines whether or not the numerical value representing the layer input in advance is the current layer. When the determination is affirmative, the process proceeds to step 228, and when the determination is negative, the process proceeds to step 230.

図25には、上記のようにして作成した2次元モデルを示した。図25(A)は、図9に示す3層のタイヤコード40の2次元モデル43Aを示し、図25(B)は、その過程に作成可能な2層のタイヤコード40の2次元モデル43Bを示した。また、図26には、3層のタイヤコード40を3本束ねて構成したタイヤコード41の2次元モデル45の一例を示した。なお、図26に示した3本束ねたタイヤコード41の2次元モデル45では各タイヤコード40の第3層(最外層46)の外接形状(コード表面)に拘束要素が定義されるので、3層撚りの3本のタイヤコード40をお互いに拘束することができる。以上説明したタイヤコード40及びタイヤコード41の外部にゴム等をモデル化することは、円の外側に要素を生成するだけなので、非常に容易に可能である。   FIG. 25 shows the two-dimensional model created as described above. FIG. 25A shows a two-dimensional model 43A of the three-layer tire cord 40 shown in FIG. 9, and FIG. 25B shows a two-dimensional model 43B of the two-layer tire cord 40 that can be created in the process. Indicated. FIG. 26 shows an example of a two-dimensional model 45 of a tire cord 41 formed by bundling three three-layer tire cords 40. In the two-dimensional model 45 of the three bundled tire cords 41 shown in FIG. 26, the restraining elements are defined in the circumscribed shape (cord surface) of the third layer (outermost layer 46) of each tire cord 40. The three layered tire cords 40 can be bound to each other. Modeling rubber or the like outside the tire cord 40 and the tire cord 41 described above is very easy because it only creates an element outside the circle.

(タイヤコードの3次元モデル作成)   (Create a three-dimensional tire cord model)

第1実施形態で説明した図5のステップ204の3次元形状を作成する処理では、図22の作成処理ルーチンが実行される。ステップ240では、上記ステップ202(図21の処理ルーチンの実行結果)で求められたタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)を読み取り、その2次元形状のうち第1層である最内層42を、次のステップ242においてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。なお、このステップ242の処理は、要素分割の処理を含むものである。   In the process of creating the three-dimensional shape in step 204 of FIG. 5 described in the first embodiment, the creation process routine of FIG. 22 is executed. In step 240, the cross-sectional shape (two-dimensional model) which is the two-dimensional shape of the tire code obtained in step 202 (the execution result of the processing routine of FIG. 21) is read, and the first layer of the two-dimensional shape is read. In the next step 242, the innermost layer 42 is developed while being rotated along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction. Note that the processing of step 242 includes element division processing.

すなわち、第1層は、単撚りのタイヤコードであるので、タイヤコードの長手方向を軸として断面形状(2次元モデル)を回転させつつ、所定距離づつタイヤコード長手方向に押し出すことで3次元モデルを作成することができる(図8参照)。   That is, since the first layer is a single-stranded tire cord, the three-dimensional model is pushed by a predetermined distance in the tire cord longitudinal direction while rotating the cross-sectional shape (two-dimensional model) around the longitudinal direction of the tire cord. Can be created (see FIG. 8).

例えば、該当する層(つまり第1層)の撚り方向は既知であり、タイヤコードの長手方向の所定距離を定めれば、要素分割された断面形状(2次元モデル)をタイヤコードの長手方向に押し出すことでタイヤコードの第1層について3次元モデルを作成することができる。この長手方向の所定距離は、予め定めたピッチに対応して分割するときの要素の長さに対応させることが好ましい。この長手方向の所定距離だけ離間した位置に撚り方向に応じて回転された断面形状(2次元モデル)を形成し、両方の断面形状(2次元モデル)の間の断面形状(2次元モデル)の軌跡位置をつなぐべくソリッド要素でモデル作成すればよい。   For example, the twisting direction of the corresponding layer (that is, the first layer) is known, and if a predetermined distance in the longitudinal direction of the tire cord is determined, the cross-sectional shape (two-dimensional model) divided into the elements in the longitudinal direction of the tire cord By extruding, a three-dimensional model can be created for the first layer of the tire cord. The predetermined distance in the longitudinal direction is preferably made to correspond to the length of the element when dividing in accordance with a predetermined pitch. A cross-sectional shape (two-dimensional model) rotated according to the twisting direction is formed at a position separated by a predetermined distance in the longitudinal direction, and a cross-sectional shape (two-dimensional model) between both cross-sectional shapes (two-dimensional model) is formed. It is only necessary to create a model with solid elements to connect the locus positions.

上記3次元モデル作成時には、2次元モデル作成時に定めた拘束要素52を上記処理距離毎に定めてもよいし、所定間隔で定めても良い。また、拘束要素52の軌跡となる曲線を定めても良い。すなわち、作成した3次元モデルの断面形状上に拘束要素52が位置するように構成すれば、点または曲線の何れでも良い。   At the time of creating the three-dimensional model, the constraint element 52 determined at the time of creating the two-dimensional model may be determined for each processing distance or may be determined at a predetermined interval. In addition, a curve that becomes the locus of the constraint element 52 may be determined. That is, as long as the constraining element 52 is positioned on the cross-sectional shape of the created three-dimensional model, either a point or a curve may be used.

上記のようにして第1層の3次元モデルの作成を終了すると、ステップ244へ進み、現在層の外方向の隣接する位置に、外方向隣接層の2次元形状を設定する。ここでは、上記ステップ240で読み取ったタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)のうち第2層である中間層44の2次元モデルを、最内層42の周囲に設定する。次のステップ246では、上記ステップ242と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)についてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。この3次元モデル作成時には、2次元モデル作成時に定めた拘束要素(少なくとも内周の拘束要素)について3次元モデル上の位置(拘束要素52の軌跡となる点または曲線)も定める。なお、当該層外側に隣接層が存在しない場合には、隣接層に対する拘束要素を定める処理は不要である。しかし、外側に隣接層が存在しない最外層について、最外層の外側に拘束要素を予め定義しておくことは、タイヤコードをひとまとまりのコードとして他のシミュレーションのモデルとして扱うときに好ましいものである。   When the creation of the three-dimensional model of the first layer is completed as described above, the process proceeds to step 244, and the two-dimensional shape of the outer adjacent layer is set at the position adjacent to the current layer in the outer direction. Here, the two-dimensional model of the intermediate layer 44 that is the second layer of the cross-sectional shape (two-dimensional model) that is the two-dimensional shape of the tire code read in step 240 is set around the innermost layer 42. In the next step 246, as in step 242 described above, the outer adjacent layer (here, the second layer) is developed along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction. At the time of creating the three-dimensional model, the position on the three-dimensional model (the point or curve serving as the locus of the restricting element 52) is also determined for the restricting element (at least the inner restricting element) determined at the time of creating the two-dimensional model. In addition, when there is no adjacent layer outside the layer, a process for determining a constraint element for the adjacent layer is not necessary. However, for the outermost layer that does not have an adjacent layer on the outside, predefining the constraint elements outside the outermost layer is preferable when the tire cord is treated as a group of cords as a model for other simulations. .

なお、第1層に対する第2層の撚り方向は、同一でも逆でもよい。この撚り方向は、第1層と第2層との関係に限定されるものではなく、各層の撚り方向が限定されないことであり、以下の説明で規定する撚り方向の規定は、それに限定されるものではない。つまり、撚り方向は、時計回りであっても反時計回りであっても良いもので、任意の撚り方向の組み合わせによりコードを構成することができる。   The twist direction of the second layer with respect to the first layer may be the same or opposite. This twist direction is not limited to the relationship between the first layer and the second layer, but the twist direction of each layer is not limited, and the definition of the twist direction defined in the following description is limited thereto. It is not a thing. That is, the twisting direction may be clockwise or counterclockwise, and the cord can be configured by any combination of twisting directions.

次に、ステップ248では、外方向隣接層(ここでは第2層)の内接形状と前回層(ここでは第1層)の外接形状との間で、拘束要素を関連付ける。この処理は、複数層について相対的に移動しないように互いに拘束するタイヤコードの3次元モデルを作成するために、前回層(第1層)と外方向隣接層(第2層)とが相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける処理である。ここでの具体的処理では、第1層の拘束要素52及び該拘束要素52に対応する位置の第2層の内周の要素の関係について、拘束要素と対応位置の要素との各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける。同様に、第2層の内側の拘束要素59及び該拘束要素59に対応する位置の第1層の外周の要素との各々の関係について、拘束要素と対応位置の要素との各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける。   Next, in step 248, a constraining element is associated between the inscribed shape of the outward adjacent layer (here, the second layer) and the circumscribed shape of the previous layer (here, the first layer). In this process, the previous layer (first layer) and the outer adjacent layer (second layer) are relative to each other in order to create a three-dimensional model of tire cords that restrain each other so as not to move relative to each other. This is a process of setting and associating a restraint condition for restraining so as not to move. In the specific processing here, the relationship between the constraint element 52 of the first layer and the inner peripheral element of the second layer at the position corresponding to the constraint element 52 is relatively different between the constraint element and the element at the corresponding position. Set and associate the constraint condition that restrains it from moving. Similarly, the relation between the restraining element 59 inside the second layer and the element on the outer periphery of the first layer at the position corresponding to the restraining element 59 moves relative to each other between the restraining element and the element at the corresponding position. Set and associate the constraint condition to constrain it.

図27にタイヤコード40の最内層42と中間層44の境界付近の断面形状を示した。図27(A)は最内層42と中間層44の関係を示し、図27(B)は最内層42と中間層44が接合されたときの関係を示している。最内層42である第1層の外接円50には拘束要素52(図27では例として点Pa,Pbを描画)が定められている。中間層44の3次元モデル作成時には、最内層42の拘束要素52に対応する関連付け要素(図27では例として点Da,Dbを描画)が定まる。   FIG. 27 shows a cross-sectional shape near the boundary between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 of the tire cord 40. 27A shows the relationship between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44, and FIG. 27B shows the relationship when the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are joined. A constraining element 52 (drawing points Pa and Pb as an example in FIG. 27) is defined in the circumscribed circle 50 of the first layer which is the innermost layer 42. At the time of creating the three-dimensional model of the intermediate layer 44, the association elements (drawing points Da and Db as an example in FIG. 27) corresponding to the constraint elements 52 of the innermost layer 42 are determined.

従って、ステップ248の処理では、拘束要素52と関連付け要素とが、具体的には、点Paと点Da及び点Pbと点Dbが、3次元的に離間しない座標関係を有することを拘束条件として、拘束要素52と関連付け要素とを関連付ける。   Therefore, in the process of step 248, the constraint element 52 and the association element are specifically defined as having a coordinate relationship in which the point Pa and the point Da and the point Pb and the point Db have a coordinate relationship that is not three-dimensionally separated. The constraint element 52 is associated with the association element.

これにより、拘束要素52と関連付け要素との間で、第1層(ここでは最内層42)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって生じる外部に対して作用する力、または第1層に対して外部から作用される力を、第1層と隣接層との間で関連付けることができる。   Thereby, between the restraining element 52 and the associating element, a force acting on the outside caused by deformation or movement of the filament group included in the first layer (here, the innermost layer 42), or the first layer An externally applied force can be associated between the first layer and the adjacent layer.

図示は省略したが、上記と同様に、中間層44である第2層の内接円54には拘束要素59が定められ、中間層44の3次元モデル作成時には、その拘束要素59に対応する関連付け要素が最内層42である第1層の外接円50上に定まる。従って、拘束要素59と外接円50上の関連付け要素とが、3次元的に離間しない座標関係を有することを拘束条件として、拘束要素59と関連付け要素とを関連付ける。これにより、拘束要素59と関連付け要素との間で、第2層(ここでは中間層44)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって生じる外部に対して作用する力、または第2層に対して外部から作用される力を、第1層と隣接層との間で関連付けることができる。   Although not shown in the figure, a constraining element 59 is defined on the inscribed circle 54 of the second layer, which is the intermediate layer 44, as described above, and corresponds to the constraining element 59 when creating the three-dimensional model of the intermediate layer 44. The association element is determined on the circumscribed circle 50 of the first layer which is the innermost layer 42. Therefore, the constraint element 59 is associated with the associated element on the condition that the constraint element 59 and the associated element on the circumscribed circle 50 have a coordinate relationship that is not three-dimensionally separated. Thereby, between the restraining element 59 and the association element, a force acting on the outside caused by deformation or movement of the filament group included in the second layer (here, the intermediate layer 44), or the second layer An externally applied force can be associated between the first layer and the adjacent layer.

なお、上記では、拘束要素52,59の各々に対応して関連付け要素を個別に定める場合を説明したが、上記の関連付けは、拘束要素同士の間で行うようにしても良い。例えば、最も近い拘束要素同士を3次元的に離間しない座標関係を有することを拘束条件として、関連付ければよい。この場合には、上記関連付け要素は不要であり、拘束要素のみによる処理で実行することができる。   In the above description, a case has been described in which association elements are individually defined corresponding to each of the constraint elements 52 and 59. However, the association may be performed between the constraint elements. For example, the closest constraint elements may be associated with each other as a constraint condition having a coordinate relationship in which the constraint elements are not three-dimensionally separated. In this case, the association element is not necessary, and can be executed by processing using only the constraint element.

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の3次元モデル作成が終了すると、ステップ250へ進み、タイヤコード40の全層についての3次元モデルの作成が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に3次元モデルを作成する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ244乃至ステップ248の処理を実行する。一方、ステップ250で肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   When the creation of the three-dimensional model of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 250 to determine whether the creation of the three-dimensional model for all layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, a three-dimensional model is sequentially created for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, in the example of FIG. 9, because of the three-layer structure, the processing from step 244 to step 248 is executed for the outermost layer 46. On the other hand, if the determination at step 250 is affirmative, the present processing routine is terminated.

以上の処理によって、内層から外層に向けて順次フィラメント群からなる層を形成し、隣り合う層間が互いに拘束される複数層からなる3次元モデルを作成することができる。   Through the above processing, a layer composed of a filament group is formed sequentially from the inner layer to the outer layer, and a three-dimensional model composed of a plurality of layers in which adjacent layers are constrained to each other can be created.

なお、上記処理(図22)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層について全て拘束要素を定義する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れかの層を指定して拘束要素を定義することができる。この場合、ステップ244〜250の処理について、3次元モデル作成の処理のみを実行し、拘束要素の定義については層指定をすればよい。すなわち、拘束要素の定義の層は予め層を表す数値入力がなされているものとし、ステップ246と248の間に拘束要素の関連づけをするか否かの判断処理を追加する。この判断処理は、予め入力されている層を表す数値が現在層か否かを判断するもので、肯定されたときにステップ248へ進み、否定されたときステップ250へ進むようにすればよい。   In the above processing (FIG. 22), the case where the constraint elements are defined for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described, but the present invention is not limited to this, You can define constraints by specifying layers. In this case, only the process of creating the three-dimensional model is executed for the processes of steps 244 to 250, and the layer designation is performed for the definition of the constraint element. That is, it is assumed that a numerical value representing a layer has been input in advance for the layer of definition of the constraint element, and a process for determining whether or not to associate the constraint element is added between steps 246 and 248. This determination process determines whether or not the numerical value representing the layer inputted in advance is the current layer. When the determination is affirmed, the process proceeds to step 248, and when the determination is negative, the process proceeds to step 250.

このように、本実施形態は、中心から外側に向かい2層以上複数の分類層で構成されるタイヤコードに容易に適用することができる。すなわち、ステップ222〜230の処理およびステップ244〜250の処理で説明したように、2層から最外層の分類層まで繰り返し適用するので、2層,3層,4層・・・、というように複数の層について適用できる。また、何れかの層を指定して適用することもできる。   As described above, the present embodiment can be easily applied to a tire cord including two or more classification layers from the center toward the outside. That is, as described in the processing of steps 222 to 230 and the processing of steps 244 to 250, since it is repeatedly applied from the second layer to the outermost classification layer, two layers, three layers, four layers, and so on. Applicable to multiple layers. Also, any layer can be specified and applied.

また、本発明は、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。すなわち、複数の分類層で構成されるタイヤコードを、単一層と定義することにより、本実施形態を、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。   Further, the present invention can be applied to a tire cord group constituted by bundling a plurality of tire cords constituted by a plurality of classification layers or a tire cord group constituted by twisting a plurality. In other words, by defining a tire cord composed of a plurality of classification layers as a single layer, the present embodiment is configured by tying a tire cord group composed of a plurality of tire cords composed of a plurality of classification layers or a plurality of twists. It can be applied to the configured tire cord group.

図28には、上記処理に従って作成した3次元モデルの一例として最内層42、中間層44、及び最外層46の各々が同一撚り方向のフィラメント48で層間で互いに異なる撚り方向のフィラメント48を有する3層構造のタイヤコード40の3次元モデル47を示した。また、図29には、図28に示した3層のタイヤコード40を3本束ねて構成したタイヤコード41の3次元モデル49の一例を示した。   In FIG. 28, as an example of the three-dimensional model created in accordance with the above processing, each of the innermost layer 42, the intermediate layer 44, and the outermost layer 46 has filaments 48 in the same twist direction and filaments 48 in different twist directions between the layers. A three-dimensional model 47 of the tire cord 40 having a layer structure is shown. FIG. 29 shows an example of a three-dimensional model 49 of a tire cord 41 configured by bundling three three-layer tire cords 40 shown in FIG.

図28に示す3次元モデル47では層間で拘束される3次元モデルとなり、図29に示す3次元モデル49では各タイヤコード40の第3層(最外層46)の外接形状(コード表面)に拘束要素が定義されるので、3層撚りの3本のタイヤコード40が互いに拘束される3次元モデルとなる。以上説明したタイヤコード40及びタイヤコード41の外部にゴム等をモデル化することは、円の外側に要素を生成するだけなので、非常に容易に可能である。   The three-dimensional model 47 shown in FIG. 28 is a three-dimensional model constrained between layers, and the three-dimensional model 49 shown in FIG. 29 is constrained to the circumscribed shape (cord surface) of the third layer (outermost layer 46) of each tire cord 40. Since the elements are defined, a three-dimensional model in which three tire cords 40 of three-layer twist are constrained to each other. Modeling rubber or the like outside the tire cord 40 and the tire cord 41 described above is very easy because it only creates an element outside the circle.

なお、図示は省略したが、上記と同様の処理によってスパイラル形状のタイヤコードについても3次元モデルを作成することができる。   Although not shown, a three-dimensional model can be created for a spiral tire cord by the same processing as described above.

(第3実施形態)   (Third embodiment)

次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、第1実施形態のように各層の隣接する層間にバッファ層を設けず、各層のフィラメント(断面)を要素分割してその周囲を囲む外接形状と接触要素を定めた2次元モデルを作成し、内層から外層に向けて順に2次元モデルを長手方向に撚り回転させつつ展開し要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件に従い隣接層が互いに接触するように内接形状と外接形状との間で接触要素を関連付けて3次元形状を作成して解析モデルを得る方法について説明する。なお、以下では第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。   In this embodiment, a buffer layer is not provided between adjacent layers as in the first embodiment, and a filament (cross section) of each layer is divided into elements, and a circumscribed shape surrounding the periphery and a contact element are defined. Inscribed shape so that adjacent layers are in contact with each other according to the contact conditions that regulate the relative movement between elements by twisting and rotating the two-dimensional model in the longitudinal direction in order from the inner layer to the outer layer A method of obtaining an analysis model by creating a three-dimensional shape by associating contact elements between the shape and the circumscribed shape will be described. Hereinafter, only different parts from the first embodiment will be described.

(タイヤコードの2次元モデル作成)   (Tire code 2D model creation)

第1実施形態で説明した図5のステップ202の断面形状(2次元モデル)を作成する処理では、図30の作成処理ルーチンが実行される。ステップ210〜218、222、226、230の処理は図6と同一であるので詳細な説明は省略する。   In the process of creating the cross-sectional shape (two-dimensional model) in step 202 of FIG. 5 described in the first embodiment, the creation process routine of FIG. 30 is executed. Steps 210 to 218, 222, 226, and 230 are the same as those in FIG.

ステップ220では、第1層に対する接触要素を定める。図32(C)に示すように、接触要素53は、ステップ216で定めた外接形状(ここでは外接円50)の上に位置するものである。この接触要素53は、第1層(ここでは最内層42)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって接触により生じる外部に対して作用する力または第1層に対して外部から作用される力を、第1層と隣接層との間で関連付けるためのものである。すなわち、ここでは、外接円50に第2層とを関連付ける接触要素53を定めることになる。以下の説明では、接触要素53を点で示した場合を説明するが、線分や後述する3次元展開後の面であってもよい。なお、ステップ218において充填材の要素分割をしているので、充填材の外周部に接触要素を定義する。   In step 220, contact elements for the first layer are defined. As shown in FIG. 32C, the contact element 53 is located on the circumscribed shape (here, circumscribed circle 50) determined in step 216. The contact element 53 generates a force acting on the outside caused by contact due to deformation or movement of the filament group included in the first layer (here, the innermost layer 42) or a force acting on the first layer from the outside. , For associating between the first layer and the adjacent layer. That is, here, the contact element 53 that associates the circumscribed circle 50 with the second layer is determined. In the following description, a case where the contact element 53 is indicated by a point will be described. However, a line segment or a surface after three-dimensional development described later may be used. In addition, since the element division of the filler is performed in Step 218, a contact element is defined on the outer peripheral portion of the filler.

以上のようにして第1層の断面形状の設定が終了すると、第1層の隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。詳細には、ステップ222へ進み、外方向の隣接層、ここでは第2層について上記ステップ214と同様に要素分割する。次のステップ224では上記ステップ216と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群の周囲を囲む外接形状を定める。また、内方向隣接層(ここでは第1層)のフィラメント群の周囲に、外方向隣接層(ここでは第2層)のフィラメント群に内接する内接形状を定める。図33(A)には、第2層としてタイヤコード40の中間層44に含まれるフィラメント48の各々が要素分割されると共に、フィラメント群の周囲を囲む外接形状としてフィラメント48の外接円56が定められかつ内接形状として内接円54が定められた場合が示されている。   When the setting of the cross-sectional shape of the first layer is completed as described above, the cross-sectional shape is sequentially set in the same manner as described above for the adjacent layers of the first layer. Specifically, the process proceeds to step 222, and the element is divided into the adjacent layer in the outward direction, here the second layer, in the same manner as in step 214 above. In the next step 224, the circumscribed shape surrounding the periphery of the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer) is determined in the same manner as in the above step 216. In addition, an inscribed shape inscribed in the filament group of the outer adjacent layer (here, the second layer) is defined around the filament group of the inner adjacent layer (here, the first layer). In FIG. 33A, each of the filaments 48 included in the intermediate layer 44 of the tire cord 40 as the second layer is divided into elements, and a circumscribed circle 56 of the filament 48 is defined as a circumscribed shape surrounding the filament group. The inscribed circle 54 is defined as the inscribed shape.

なお、図33の例では外接形状として円形状を採用した場合を示したが、円形状に限らず楕円、四角、三角形、多角形等の形状でも良い。またフィラメント間で凹形状や凸形状になっていても良い。   In the example of FIG. 33, the case where a circular shape is adopted as the circumscribed shape is shown, but the shape is not limited to a circular shape, and may be an ellipse, a square, a triangle, a polygon, or the like. Moreover, it may be concave or convex between the filaments.

また、第2層の内接形状の内接円54は第1層の外接形状と互いに接触しあうようにするので、両者は同一形状であると連携や関連付け(例えば接合)が容易である。しかし、両者を同一形状に設定することには限定しない。両者の形状が異なる場合であっても、初期の形状にて両者を接触したり、後述シミュレーション等の計算開始直後に両者の形状が一致するように応力や歪みを発生させることなく移動した後に接触するように設定ことができる。   In addition, since the inscribed circle 54 of the inscribed shape of the second layer is in contact with the circumscribed shape of the first layer, if they are the same shape, they can be easily linked and associated (for example, joined). However, it is not limited to setting both to the same shape. Even if the shapes of the two are different, they contact each other in the initial shape, or after moving without causing stress or distortion so that both shapes match immediately after the start of calculations such as simulation described later. Can be set to.

次のステップ226では、上記ステップ218と同様に、フィラメント48の周囲に存在する充填材について所定形状となるように要素分割する(図33(B)参照)。なお、この充填材の要素分割は、上記と同様にフィラメント単体の解析を行う場合等で外部に対する接触がない、例えば、外部の部材との間で力が作用することがない場合は、定義する必要はない。   In the next step 226, as in the above step 218, the filler existing around the filament 48 is divided into elements so as to have a predetermined shape (see FIG. 33B). The element division of the filler is defined when there is no contact with the outside, for example, when analyzing the filament alone in the same manner as described above, for example, when no force acts on an external member. There is no need.

次のステップ228では、外側隣接層(ここでは第2層)の接触要素を定める。すなわち、少なくとも内側隣接層(ここでは第1層)に対する接触要素を定める。このステップ228は、少なくとも内接形状に内側隣接層(ここでは第1層)と接触しあうようにするための連携要素を定めるための処理である。図33(C)に示すように、内側の接触要素61は、ステップ224で定めた内接形状(ここでは内接円54)の上に位置するものである。なお、当該層(ここでは第2層)の外側にさらに隣接層(ここでは第3層)が存在する場合には、上記ステップ220と同様に、隣接層(ここでは第3層)に対する接触要素を定める。図33(C)に示すように、接触要素60は、ステップ224で定めた外接形状(ここでは外接円56)の上に位置するものである。当該層外側に隣接層が存在しない場合には、隣接層に対する接触要素を定める処理は不要である。しかし、外側に隣接層が存在しない最外層について、最外層の外側に接触要素を予め定義しておくことは、タイヤコードをひとまとまりのコードとして他のシミュレーションのモデルとして扱うときに好ましいものである。   In the next step 228, the contact elements of the outer adjacent layer (here the second layer) are defined. That is, the contact element for at least the inner adjacent layer (here, the first layer) is defined. This step 228 is a process for determining a cooperating element for making contact with the inner adjacent layer (here, the first layer) at least in the inscribed shape. As shown in FIG. 33C, the inner contact element 61 is located on the inscribed shape (here, the inscribed circle 54) determined in step 224. If there is a further adjacent layer (here, the third layer) outside the layer (here, the second layer), the contact element for the adjacent layer (here, the third layer) is the same as in step 220 above. Determine. As shown in FIG. 33C, the contact element 60 is positioned on the circumscribed shape (here, circumscribed circle 56) determined in step 224. When there is no adjacent layer outside the layer, it is not necessary to determine a contact element for the adjacent layer. However, for the outermost layer where there is no adjacent layer on the outside, it is preferable to pre-define the contact elements outside the outermost layer when the tire cord is treated as a group of cords as a model for other simulations. .

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の断面形状の設定が終了すると、ステップ230へ進み、タイヤコード40の全層についての断面形状の設定が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に断面形状を設定する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ222乃至ステップ228の処理を実行する。一方、ステップ230で肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   When the setting of the cross-sectional shape of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 230 to determine whether the setting of the cross-sectional shape for all the layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, the cross-sectional shape is set for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, in the example of FIG. 9, the processing of Step 222 to Step 228 is executed for the outermost layer 46 because of the three-layer structure. On the other hand, if the determination in step 230 is affirmative, the present processing routine is terminated.

上記断面形状の2次元モデルを作成するときには、断面形状の全体を同時に作成することも可能だが、断面内の一部について2次元モデルを作成した後に、作成した2次元モデルを複写することにより、短時間かつ高精度に断面形状の2次元モデルを作成することができる。例えば、図32に示すように、最内層42は回転方向への対称性を有しており、最内層42では3本のフィラメントが等間隔に配置されているので120度毎に同一の形状となる。これを考慮して、基本形状となる一部を要素分割した断面形状を作成後、回転方向に展開することで同じ形状の要素分割を周期的に作成することができる。このように作成すると要素サイズを揃えることで精度を向上させることができる。また要素生成を短い時間できる。   When creating a two-dimensional model of the cross-sectional shape, it is possible to create the entire cross-sectional shape at the same time, but after creating a two-dimensional model for a part of the cross-section, by copying the created two-dimensional model, A two-dimensional model having a cross-sectional shape can be created in a short time and with high accuracy. For example, as shown in FIG. 32, the innermost layer 42 has symmetry in the rotation direction, and since three filaments are arranged at equal intervals in the innermost layer 42, the same shape is obtained every 120 degrees. Become. Considering this, after creating a cross-sectional shape obtained by dividing a part of the basic shape into elements, it is possible to periodically create element divisions of the same shape by developing them in the rotation direction. If created in this way, the accuracy can be improved by aligning the element sizes. Moreover, element generation can be performed in a short time.

なお、上記処理(図30)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層について全て接触要素を定義する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れかの層を指定して接触要素を定義することができる。また、接触要素を定める層は、外周および内周の少なくとも一方であればよい。この場合、ステップ220〜230の処理について、2次元モデル作成の処理のみを実行し、接触要素の定義については層指定をすればよい。すなわち、接触要素の定義の層は予め層を表す数値入力がなされているものとし、ステップ226と228の間に接触要素定義をするか否かの判断処理を追加する。この判断処理は、予め入力されている層を表す数値が現在層か否かを判断するもので、肯定されたときにステップ228へ進み、否定されたときステップ230へ進むようにすればよい。この場合、接触要素を定める層について、外周および内周の少なくとも一方について定める場合には、層指定に加えて該当層の外周および内周の少なくとも一方に接触要素を定める指定をすればよい。   In the above processing (FIG. 30), the case where the contact elements are defined for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described, but the present invention is not limited to this, A contact element can be defined by specifying a layer. Moreover, the layer which defines a contact element should just be at least one of an outer periphery and an inner periphery. In this case, only the process of creating the two-dimensional model is executed for the processes of steps 220 to 230, and the layer designation is performed for the definition of the contact element. That is, it is assumed that a numerical value representing the layer has been input in advance for the layer of the contact element definition, and a process for determining whether or not to define the contact element is added between steps 226 and 228. This determination process determines whether or not the numerical value representing the layer input in advance is the current layer. When the determination is affirmative, the process proceeds to step 228, and when the determination is negative, the process proceeds to step 230. In this case, when the layer defining the contact element is defined for at least one of the outer periphery and the inner periphery, the contact element may be specified for at least one of the outer periphery and the inner periphery of the corresponding layer in addition to the layer specification.

図34には、上記のようにして作成した2次元モデルを示した。図34(A)は、図9に示す3層のタイヤコード40の2次元モデル62Aを示し、図34(B)は、その過程に作成可能な2層のタイヤコード40の2次元モデル62Aを示した。また、図35には、3層のタイヤコード40を3本束ねて構成したタイヤコード41の2次元モデル63の一例を示した。なお、図35に示した3本束ねたタイヤコード41の2次元モデル63では各タイヤコード40の第3層(最外層46)の外接形状(コード表面)に接触要素が定義されるので、3層撚りの3本のタイヤコード40をお互いに接触することができる。以上説明したタイヤコード40及びタイヤコード41の外部にゴム等をモデル化することは、円の外側に要素を生成するだけなので、非常に容易に可能である。   FIG. 34 shows the two-dimensional model created as described above. 34A shows a two-dimensional model 62A of the three-layer tire cord 40 shown in FIG. 9, and FIG. 34B shows a two-dimensional model 62A of the two-layer tire cord 40 that can be created in the process. Indicated. FIG. 35 shows an example of a two-dimensional model 63 of a tire cord 41 formed by bundling three three-layer tire cords 40. In the two-dimensional model 63 of the three tire cords 41 bundled as shown in FIG. 35, contact elements are defined in the circumscribed shape (cord surface) of the third layer (outermost layer 46) of each tire cord 40. The three layered tire cords 40 can be brought into contact with each other. Modeling rubber or the like outside the tire cord 40 and the tire cord 41 described above is very easy because it only creates an element outside the circle.

なお、層間の変形が小さい場合、または層間の変形を抑制したい場合、接触要素と該接触要素と関連づける連携要素との関係を互いに拘束しあうようにモデル化することができる。これは、詳細を後述するように、接触条件として、接触要素に作用する力に応じて拘束しあう度合いが変化する特性にすることにより達成できる。例えば、入力が小さい場合(所定値以下の場合)、互いに拘束しあう接触条件とし、それを超えるときに、接触しつつ相対的に移動可能とする接触条件とする。   When the deformation between the layers is small or when it is desired to suppress the deformation between the layers, the relationship between the contact element and the cooperation element associated with the contact element can be modeled so as to constrain each other. As will be described in detail later, this can be achieved by making the contact condition a characteristic that the degree of restraint changes according to the force acting on the contact element. For example, when the input is small (when it is equal to or less than a predetermined value), the contact condition is set to be mutually restrained, and when the input is exceeded, the contact condition is set to be relatively movable while contacting.

(タイヤコードの3次元モデル作成)   (Create a three-dimensional tire cord model)

上記ステップ204の3次元形状を作成する処理では、図31の作成処理ルーチンが実行される。ステップ240では、上記ステップ202(図30の処理ルーチンの実行結果)で求められたタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)を読み取り、その2次元形状のうち第1層である最内層42を、次のステップ242においてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。なお、このステップ242の処理は、要素分割の処理を含むものである。   In the process of creating the three-dimensional shape in step 204, the creation process routine of FIG. 31 is executed. In step 240, the cross-sectional shape (two-dimensional model), which is the two-dimensional shape of the tire code obtained in step 202 (the execution result of the processing routine of FIG. 30), is read, and the first layer of the two-dimensional shape is read. In the next step 242, the innermost layer 42 is developed while being rotated along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction. Note that the processing of step 242 includes element division processing.

すなわち、第1層は、単撚りのタイヤコードであるので、タイヤコードの長手方向を軸として断面形状(2次元モデル)を回転させつつ、所定距離づつタイヤコード長手方向に押し出すことで3次元モデルを作成することができる(図8参照)。   That is, since the first layer is a single-stranded tire cord, the three-dimensional model is pushed by a predetermined distance in the tire cord longitudinal direction while rotating the cross-sectional shape (two-dimensional model) around the longitudinal direction of the tire cord. Can be created (see FIG. 8).

例えば、該当する層(つまり第1層)の撚り方向は既知であり、タイヤコードの長手方向の所定距離を定めれば、要素分割された断面形状(2次元モデル)をタイヤコードの長手方向に押し出すことでタイヤコードの第1層について3次元モデルを作成することができる。この長手方向の所定距離は、予め定めたピッチに対応して分割するときの要素の長さに対応させることが好ましい。この長手方向の所定距離だけ離間した位置に撚り方向に応じて回転された断面形状(2次元モデル)を形成し、両方の断面形状(2次元モデル)の間の断面形状(2次元モデル)の軌跡位置をつなぐべくソリッド要素でモデル作成すればよい。   For example, the twisting direction of the corresponding layer (that is, the first layer) is known, and if a predetermined distance in the longitudinal direction of the tire cord is determined, the cross-sectional shape (two-dimensional model) divided into the elements in the longitudinal direction of the tire cord By extruding, a three-dimensional model can be created for the first layer of the tire cord. The predetermined distance in the longitudinal direction is preferably made to correspond to the length of the element when dividing in accordance with a predetermined pitch. A cross-sectional shape (two-dimensional model) rotated according to the twisting direction is formed at a position separated by a predetermined distance in the longitudinal direction, and a cross-sectional shape (two-dimensional model) between both cross-sectional shapes (two-dimensional model) is formed. It is only necessary to create a model with solid elements to connect the locus positions.

上記3次元モデル作成時には、2次元モデル作成時に定めた接触要素53を上記処理距離毎に定めてもよいし、所定間隔で定めても良い。また、接触要素53の軌跡となる曲線を定めても良い。すなわち、作成した3次元モデルの断面形状上に接触要素53が位置するように構成すれば、点または曲線の何れでも良い。   At the time of creating the three-dimensional model, the contact element 53 determined at the time of creating the two-dimensional model may be determined for each processing distance or may be determined at a predetermined interval. Further, a curve serving as a locus of the contact element 53 may be determined. That is, if the contact element 53 is configured to be positioned on the cross-sectional shape of the created three-dimensional model, either a point or a curve may be used.

上記のようにして第1層の3次元モデルの作成を終了すると、ステップ244へ進み、現在層の外方向の隣接する位置に、外方向隣接層の2次元形状を設定する。ここでは、上記ステップ240で読み取ったタイヤコードの2次元形状である断面形状(2次元モデル)のうち第2層である中間層44の2次元モデルを、最内層42の周囲に設定する。次のステップ246では、上記ステップ242と同様に外方向隣接層(ここでは第2層)についてタイヤコード40の長手方向に沿いかつ撚り方向に回転させつつ展開する。この3次元モデル作成時には、2次元モデル作成時に定めた接触要素(少なくとも内周の接触要素)について3次元モデル上の位置(接触要素53の軌跡となる点または曲線)も定める。なお、当該層外側に隣接層が存在しない場合には、隣接層に対する接触要素を定める処理は不要である。しかし、外側に隣接層が存在しない最外層について、最外層の外側に接触要素を予め定義しておくことは、タイヤコードをひとまとまりのコードとして他のシミュレーションのモデルとして扱うときに好ましいものである。   When the creation of the three-dimensional model of the first layer is completed as described above, the process proceeds to step 244, and the two-dimensional shape of the outer adjacent layer is set at the position adjacent to the current layer in the outer direction. Here, the two-dimensional model of the intermediate layer 44 that is the second layer of the cross-sectional shape (two-dimensional model) that is the two-dimensional shape of the tire code read in step 240 is set around the innermost layer 42. In the next step 246, as in step 242 described above, the outer adjacent layer (here, the second layer) is developed along the longitudinal direction of the tire cord 40 and in the twisting direction. At the time of creating the three-dimensional model, a position on the three-dimensional model (a point or a curve serving as a trajectory of the contact element 53) is also determined with respect to the contact element (at least the inner contact element) determined at the time of creating the two-dimensional model. When there is no adjacent layer outside the layer, it is not necessary to determine the contact element for the adjacent layer. However, for the outermost layer where there is no adjacent layer on the outside, it is preferable to pre-define the contact elements outside the outermost layer when the tire cord is treated as a group of cords as a model for other simulations. .

なお、第1層に対する第2層の撚り方向は、同一でも逆でもよい。この撚り方向は、第1層と第2層との関係に限定されるものではなく、各層の撚り方向が限定されないことであり、以下の説明で規定する撚り方向の規定は、それに限定されるものではない。つまり、撚り方向は、時計回りであっても反時計回りであっても良いもので、任意の撚り方向の組み合わせによりコードを構成することができる。   The twist direction of the second layer with respect to the first layer may be the same or opposite. This twist direction is not limited to the relationship between the first layer and the second layer, but the twist direction of each layer is not limited, and the definition of the twist direction defined in the following description is limited thereto. It is not a thing. That is, the twisting direction may be clockwise or counterclockwise, and the cord can be configured by any combination of twisting directions.

次に、ステップ248では、外方向隣接層(ここでは第2層)の内接形状と前回層(ここでは第1層)の外接形状との間で、接触要素を関連付ける。この処理は、隣接する複数層が接触しつつ相対的に移動可能であるタイヤコードの3次元モデルを作成するためのものである。この処理では、前回層(第1層)と外方向隣接層(第2層)とについて接触しつつ相対的に移動可能にする接触条件を設定して関連付ける。この接触条件とは、隣接する複数層について相対的な移動の制限を規定するものである。ここでの具体的処理では、第1層の接触要素53及び該接触要素53に対応する位置の第2層の内周の要素の関係について、接触要素と対応位置の要素との各々相対的に移動可能に接触する接触条件を設定して関連付ける。同様に、第2層の内側の接触要素61及び該接触要素61に対応する位置の第1層の外周の要素との各々の関係について、接触要素と対応位置の要素との各々相対的に移動可能に接触する接触条件を設定して関連付ける。   Next, in step 248, a contact element is associated between the inscribed shape of the outwardly adjacent layer (here, the second layer) and the circumscribed shape of the previous layer (here, the first layer). This process is for creating a three-dimensional model of a tire cord that can move relatively while contacting a plurality of adjacent layers. In this process, a contact condition is set and associated that enables relative movement while contacting the previous layer (first layer) and the outer adjacent layer (second layer). This contact condition prescribes | regulates the restriction | limiting of a relative movement about several adjacent layers. In the specific processing here, the relationship between the contact element 53 of the first layer and the inner peripheral element of the second layer at the position corresponding to the contact element 53 is relatively different between the contact element and the element at the corresponding position. Set and associate contact conditions for movably contacting. Similarly, with respect to the relationship between the contact element 61 inside the second layer and the outer peripheral element of the first layer at the position corresponding to the contact element 61, the contact element and the element at the corresponding position move relative to each other. Set and associate contact conditions where possible.

図36にタイヤコード40の最内層42と中間層44の境界付近の断面形状を示した。図36(A)は最内層42と中間層44の関係を示し、図36(B)は最内層42と中間層44が接触(例えば接合)されたときの関係を示している。最内層42である第1層の外接円50には接触要素53(図36では例として点Pa,Pbを描画)が定められている。中間層44の3次元モデル作成時には、最内層42の接触要素53に対応する関連付け要素(図16では例として点Da,Dbを描画)が定まる。   FIG. 36 shows a cross-sectional shape in the vicinity of the boundary between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 of the tire cord 40. 36A shows the relationship between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44, and FIG. 36B shows the relationship when the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are in contact (for example, bonded). A contact element 53 (drawing points Pa and Pb as an example in FIG. 36) is defined on the circumscribed circle 50 of the first layer which is the innermost layer 42. At the time of creating the three-dimensional model of the intermediate layer 44, association elements (drawing points Da and Db as an example in FIG. 16) corresponding to the contact element 53 of the innermost layer 42 are determined.

最内層42と中間層44とが接触された状態では、相対的に移動可能である。このとき、最内層42と中間層44とが剛体であると仮定すると、何れか一方の層に移動に伴う力(変形)が生じると、他方の層に作用し、自己形状保存力(例えば剛性)等との相互関係で他方の層が移動(変形)する。より具体的には、接触要素53と関連付け要素とが、同一の位置を維持して移動する拘束状態から、各々が所定量ズレを生じて離間する摺動状態まで変化する。最内層42と中間層44との関係が、入力(作用する力や生じた力)に応じて、拘束状態から摺動状態の何れかの状態となることを規定すること(相対的な移動の制限を規定すること)を接触条件としている。   When the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are in contact with each other, the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are relatively movable. At this time, if it is assumed that the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 are rigid bodies, when a force (deformation) accompanying movement occurs in one of the layers, it acts on the other layer and self-shape-preserving force (for example, rigidity) ) Etc., the other layer moves (deforms). More specifically, the contact element 53 and the association element change from a restrained state in which the contact element 53 is moved while maintaining the same position to a sliding state in which each is displaced by a predetermined amount. It is defined that the relationship between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44 changes from a restraint state to a sliding state in accordance with an input (acting force or generated force) (relative movement Stipulate restrictions) as a contact condition.

接触条件の一例は、摺動抵抗による接触条件、摩擦係数による接触条件、及び形状保存による接触条件の3種類がある。図36(C)に示すように、摺動抵抗による接触条件は、最内層42と中間層44との相対移動に対して予め定めた特性(関数)を有する摺動抵抗を付加するものである。具体的には、点Paと点Da及び点Pbと点Dbが、3次元的に離間するための座標関係を摺動抵抗で規定することを接触条件として、接触要素53と関連付け要素とを関連付ける。この摺動抵抗は、線形関数、徐々に大きくなる漸近特性の関数、徐々に小さくなる双曲線関数、入力に応じて摺動抵抗の値が段階的に変化する多項式による関数、そして非線形関数等及びこれらの組み合わせの関数によって定めることができる。例えば、所定の入力値までは、大きい摺動抵抗の所定値で、同一の位置を維持して移動する拘束状態となり、これを超える入力値以上で各々が所定量ズレを生じて離間する摺動状態となるように、関数を定めることができる。   There are three types of contact conditions: a contact condition based on sliding resistance, a contact condition based on a friction coefficient, and a contact condition based on shape preservation. As shown in FIG. 36C, the contact condition by the sliding resistance is to add a sliding resistance having a predetermined characteristic (function) with respect to the relative movement between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44. . Specifically, the contact element 53 and the association element are associated with each other as a contact condition that the point Pa and the point Da and the point Pb and the point Db are defined in terms of the sliding resistance as a contact condition. . This sliding resistance is a linear function, a gradually increasing function of asymptotic characteristics, a gradually decreasing hyperbolic function, a function by a polynomial in which the value of sliding resistance changes stepwise according to input, a nonlinear function, etc. Can be determined by a combination of functions. For example, up to a predetermined input value, a predetermined value of a large sliding resistance is in a restrained state in which the same position is maintained and moved, and when the input value exceeds this value, each slides apart by a predetermined amount of deviation. A function can be defined to be in a state.

また、図36(D)に示すように、摩擦係数による接触条件は、最内層42と中間層44との相対移動(摺動)に対して予め定めた値の摩擦係数を付加するものである。具体的には、点Paと点Da及び点Pbと点Dbが、3次元的に離間するための座標関係を摩擦係数で規定することを接触条件として、接触要素53と関連付け要素とを関連付ける。この摩擦係数は、一定値であってもよく、上記と同様の各種関数で定めてもよい。   Further, as shown in FIG. 36D, the contact condition based on the friction coefficient adds a predetermined coefficient of friction to the relative movement (sliding) between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44. . Specifically, the contact element 53 and the associated element are associated with each other under the condition that the frictional coefficient defines the coordinate relationship for the point Pa and the point Da and the point Pb and the point Db to be separated three-dimensionally. This friction coefficient may be a constant value or may be determined by various functions similar to the above.

図36(E)に示すように、形状保存による接触条件は、最内層42と中間層44との相対移動に対して予め定めた値の弾性係数等の形状保存係数を付加するものである。具体的には、点Paと点Da及び点Pbと点Dbが、3次元的に離間するための座標関係を形状保存係数で規定することを接触条件として、接触要素53と関連付け要素とを関連付ける。この形状保存係数は、一定値であってもよく、上記と同様の各種関数で定めてもよい。なお、形状保存係数は、層の変更を考慮すると、図36(E)に示すように、3次元の各方向に対して規定することが好ましい。これにより、3次元の各方向について接触条件を定めることができる。   As shown in FIG. 36E, the contact condition by shape preservation is to add a shape preservation coefficient such as an elastic coefficient having a predetermined value with respect to the relative movement between the innermost layer 42 and the intermediate layer 44. Specifically, the contact element 53 and the association element are associated with each other as a contact condition that the point Pa and the point Da and the point Pb and the point Db are defined by a shape preservation coefficient as a coordinate relationship for three-dimensional separation. . This shape preservation coefficient may be a constant value or may be determined by various functions similar to the above. Note that the shape preservation coefficient is preferably defined for each of the three-dimensional directions as shown in FIG. Thereby, contact conditions can be defined for each of the three-dimensional directions.

従って、ステップ248の処理では、隣接する複数層について相対的な移動の制限を規定しつつ相対的な移動を可能とするように、具体的には、接触要素53と関連付け要素と(点Paと点Da及び点Pbと点Db)を、3次元的に離間する座標関係を有することを可能とする相対的な移動の制限を規定する接触条件を付与して、関連付ける。   Therefore, in the process of step 248, specifically, the contact element 53 and the associated element (point Pa and The points Da and Pb and the point Db) are associated with each other by applying a contact condition that defines a relative movement restriction that enables a three-dimensionally spaced coordinate relationship.

これにより、接触要素53と関連付け要素との間で、第1層(ここでは最内層42)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって生じる外部に対して作用する力、または第1層に対して外部から作用される力を、接触した第1層と隣接層との間で関連付けることができる。   Thereby, between the contact element 53 and the association element, a force acting on the outside caused by deformation or movement of the filament group included in the first layer (here, the innermost layer 42), or the first layer An externally applied force can be associated between the contacted first layer and the adjacent layer.

図示は省略したが、上記と同様に、中間層44である第2層の内接円54には接触要素61が定められ、中間層44の3次元モデル作成時には、その接触要素61に対応する関連付け要素が最内層42である第1層の外接円50上に定まる。従って、接触要素61と外接円50上の関連付け要素とが、相対的な移動の制限を規定する接触条件が付与されて、関連付けられる。これにより、接触要素61と関連付け要素との間で、第2層(ここでは中間層44)に含まれるフィラメント群の変形や移動によって生じる外部に対して作用する力、または第2層に対して外部から作用される力を、接触された状態を再現可能に第1層と隣接層との間で関連付けることができる。   Although not shown, the contact element 61 is defined on the inscribed circle 54 of the second layer, which is the intermediate layer 44, as described above, and corresponds to the contact element 61 when creating the three-dimensional model of the intermediate layer 44. The association element is determined on the circumscribed circle 50 of the first layer which is the innermost layer 42. Therefore, the contact element 61 and the association element on the circumscribed circle 50 are associated with each other by giving a contact condition that defines a restriction on relative movement. Thereby, between the contact element 61 and the association element, a force acting on the outside caused by deformation or movement of the filament group included in the second layer (here, the intermediate layer 44), or the second layer An externally applied force can be associated between the first layer and the adjacent layer so that the contacted state can be reproduced.

なお、上記では、接触要素53,59の各々に対応して関連付け要素を個別に定める場合を説明したが、上記の関連付けは、接触要素同士の間で行うようにしても良い。例えば、最も近い接触要素同士を相対的な移動の制限を規定する接触条件を付与して、関連付ければよい。この場合には、上記関連付け要素は不要であり、接触要素のみによる処理で実行することができる。   In the above description, the case where the association elements are individually determined corresponding to each of the contact elements 53 and 59 has been described. However, the association may be performed between the contact elements. For example, the closest contact elements may be associated with each other by applying a contact condition that defines a relative movement restriction. In this case, the association element is not necessary, and can be executed by processing using only the contact element.

以上のようにして外側隣接層(ここでは第2層)の3次元モデル作成が終了すると、ステップ250へ進み、タイヤコード40の全層についての3次元モデルの作成が終了したか否かを判断し、否定の場合、さらに隣接層について順次上記と同様に3次元モデルを作成する。すなわち、図9の例では、3層構造のため、最外層46についてステップ244乃至ステップ248の処理を実行する。一方、ステップ250で肯定されると、本処理ルーチンを終了する。   When the creation of the three-dimensional model of the outer adjacent layer (here, the second layer) is completed as described above, the process proceeds to step 250 to determine whether the creation of the three-dimensional model for all layers of the tire cord 40 is completed. In the case of negative, a three-dimensional model is sequentially created for the adjacent layers in the same manner as described above. That is, in the example of FIG. 9, because of the three-layer structure, the processing from step 244 to step 248 is executed for the outermost layer 46. On the other hand, if the determination at step 250 is affirmative, the present processing routine is terminated.

以上の処理によって、内層から外層に向けて順次フィラメント群からなる層を形成し、隣り合う層間が互いに接触される複数層からなる3次元モデルを作成することができる。   By the above processing, a layer composed of filament groups can be formed sequentially from the inner layer to the outer layer, and a three-dimensional model composed of a plurality of layers in which adjacent layers are in contact with each other can be created.

なお、上記処理(図31)では、タイヤコード40の最内層から最外層までの各層について全て接触要素を定義する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れかの層を指定して接触要素を定義することができる。この場合、ステップ244〜250の処理について、3次元モデル作成の処理のみを実行し、接触要素の定義については層指定をすればよい。すなわち、接触要素の定義の層は予め層を表す数値入力がなされているものとし、ステップ246と248の間に接触要素の関連づけをするか否かの判断処理を追加する。この判断処理は、予め入力されている層を表す数値が現在層か否かを判断するもので、肯定されたときにステップ248へ進み、否定されたときステップ250へ進むようにすればよい。   In the above processing (FIG. 31), the case where the contact elements are defined for all the layers from the innermost layer to the outermost layer of the tire cord 40 has been described, but the present invention is not limited to this, A contact element can be defined by specifying a layer. In this case, only the process of creating the three-dimensional model is executed for the processes of steps 244 to 250, and the layer designation is performed for the definition of the contact element. That is, it is assumed that a numerical value representing a layer has been input in advance for the layer of definition of the contact element, and a process for determining whether or not to associate the contact element is added between steps 246 and 248. This determination process determines whether or not the numerical value representing the layer inputted in advance is the current layer. When the determination is affirmed, the process proceeds to step 248, and when the determination is negative, the process proceeds to step 250.

このように、本実施形態は、中心から外側に向かい2層以上複数の分類層で構成されるタイヤコードに容易に適用することができる。すなわち、ステップ222〜230の処理およびステップ244〜250の処理で説明したように、2層から最外層の分類層まで繰り返し適用するので、2層,3層,4層・・・、というように複数の層について適用できる。また、何れかの層を指定して適用することもできる。   As described above, the present embodiment can be easily applied to a tire cord including two or more classification layers from the center toward the outside. That is, as described in the processing of steps 222 to 230 and the processing of steps 244 to 250, since it is repeatedly applied from the second layer to the outermost classification layer, two layers, three layers, four layers, and so on. Applicable to multiple layers. Also, any layer can be specified and applied.

また、本発明は、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。すなわち、複数の分類層で構成されるタイヤコードを、単一層と定義することにより、本実施形態を、複数の分類層で構成されるタイヤコードを複数束ねて構成したタイヤコード群または複数撚りつつ構成したタイヤコード群に適用することができる。   Further, the present invention can be applied to a tire cord group constituted by bundling a plurality of tire cords constituted by a plurality of classification layers or a tire cord group constituted by twisting a plurality. In other words, by defining a tire cord composed of a plurality of classification layers as a single layer, the present embodiment is configured by tying a tire cord group composed of a plurality of tire cords composed of a plurality of classification layers or a plurality of twists. It can be applied to the configured tire cord group.

図37には、上記処理に従って作成した3次元モデルの一例として最内層42、中間層44、及び最外層46の各々が同一撚り方向のフィラメント48で層間で互いに異なる撚り方向のフィラメント48を有する3層構造のタイヤコード40の3次元モデル64を示した。また、図38には、図37に示した3層のタイヤコード40を3本束ねて構成したタイヤコード41の3次元モデル65の一例を示した。   In FIG. 37, as an example of the three-dimensional model created in accordance with the above process, the innermost layer 42, the intermediate layer 44, and the outermost layer 46 each have filaments 48 in the same twist direction and filaments 48 in different twist directions between the layers. A three-dimensional model 64 of the layered tire cord 40 is shown. FIG. 38 shows an example of a three-dimensional model 65 of the tire cord 41 formed by bundling the three-layer tire cords 40 shown in FIG.

図37に示す3次元モデル64では層間で接触される3次元モデルとなり、図38に示す3次元モデル65では各タイヤコード40の第3層(最外層46)の外接形状(コード表面)に接触要素が定義されるので、3層撚りの3本のタイヤコード40が互いに接触される3次元モデルとなる。以上説明したタイヤコード40及びタイヤコード41の外部にゴム等をモデル化することは、円の外側に要素を生成するだけなので、非常に容易に可能である。   The three-dimensional model 64 shown in FIG. 37 is a three-dimensional model in contact between the layers, and the three-dimensional model 65 shown in FIG. 38 is in contact with the circumscribed shape (cord surface) of the third layer (outermost layer 46) of each tire cord 40. Since the elements are defined, a three-dimensional model in which three tire cords 40 of three-layer twist are brought into contact with each other. Modeling rubber or the like outside the tire cord 40 and the tire cord 41 described above is very easy because it only creates an element outside the circle.

なお、図示は省略したが、上記と同様の処理によってスパイラル形状のタイヤコードについても3次元モデルを作成することができる。   Although not shown, a three-dimensional model can be created for a spiral tire cord by the same processing as described above.

本発明の実施の形態にかかる、タイヤコードの解析モデルを作成すると共に作成した解析モデルを用いてタイヤの挙動シミュレーションを実施するためのパーソナルコンピュータの概略図である。1 is a schematic diagram of a personal computer for creating a tire code analysis model and performing a tire behavior simulation using the created analysis model according to an embodiment of the present invention. FIG. 本実施の形態にかかる、タイヤの挙動解析プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the tire behavior analysis program concerning this Embodiment. タイヤモデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a tire model creation process. タイヤ断面モデルを示す線図である。It is a diagram which shows a tire cross-section model. 本発明の実施の形態にかかる、タイヤコードの解析モデルを作成する処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process which produces the analysis model of a tire cord concerning embodiment of this invention. 第1実施形態に係るタイヤコードの2次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the two-dimensional model creation process of the tire cord which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るタイヤコードの3次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 3-dimensional model creation process of the tire cord which concerns on 1st Embodiment. 単撚りのタイヤコードのモデル化の説明図である。It is explanatory drawing of modeling of the tire cord of a single twist. タイヤコードのフィラメント層を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the filament layer of a tire cord. タイヤコードの最内層42のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円50に定めた拘束要素52を示している。FIG. 6 is an explanatory diagram of modeling of the innermost layer 42 of the tire cord, where (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a constraining element 52 defined on a circumscribed circle 50. Yes. タイヤコードの中間層44のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円56に定めた拘束要素58を示している。FIG. 5 is an explanatory diagram for modeling the intermediate layer 44 of the tire cord, in which (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a constraining element 58 defined on a circumscribed circle 56. Yes. 2次元モデルを示すイメージ図であり、(A)は3層のタイヤコード、(B)は2層のタイヤコードを示している。It is an image figure which shows a two-dimensional model, (A) has shown the tire cord of 3 layers, (B) has shown the tire cord of 2 layers. 3層のタイヤコードを3本束ねて構成したタイヤコードを示すイメージ図である。It is an image figure showing a tire cord constituted by bundling three tire cords of three layers. 最内層についての3次元モデルを示すイメージ図であり、(A)はフィラメントのみ、(B)はフィラメント周囲に充填材を備えたものを示している。It is an image figure which shows the three-dimensional model about an innermost layer, (A) shows only a filament and (B) has shown what provided the filler around the filament. 中間層についての3次元モデルを示すイメージ図であり、(A)はフィラメントのみ、(B)はフィラメント周囲に充填材を備えたものを示している。It is an image figure which shows the three-dimensional model about an intermediate | middle layer, (A) shows only a filament and (B) has shown what provided the filler around the filament. 第2層まで3次元モデル化したタイヤコードの一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the tire code | cord | chord 3D modeled to the 2nd layer. 第3層まで3次元モデル化したタイヤコードの一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the tire code | cord | chord 3D modeled to the 3rd layer. バッファ層の要素の変形の様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the mode of a deformation | transformation of the element of a buffer layer. 実施例にかかる変形前後の3次元モデルを示すイメージ図であり、(A)は変形前の3次元モデル、(B)は変形後の3次元モデルである。It is an image figure which shows the three-dimensional model before and behind a deformation | transformation concerning an Example, (A) is a three-dimensional model before a deformation | transformation, (B) is a three-dimensional model after a deformation | transformation. 2層のフィラメントを撚って束ねたものを3個束ねたタイヤコードの一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the tire cord which bundled three things which twisted and bundled two layers of filaments. 第2実施形態に係るタイヤコードの2次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 2-dimensional model creation process of the tire cord which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係るタイヤコードの3次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the three-dimensional model creation process of the tire code which concerns on 2nd Embodiment. タイヤコードの最内層42のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円50に定めた拘束要素52を示している。FIG. 6 is an explanatory diagram of modeling of the innermost layer 42 of the tire cord, where (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a constraining element 52 defined on a circumscribed circle 50. Yes. タイヤコードの中間層44のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円58に定めた拘束要素58を示している。FIG. 6 is an explanatory diagram for modeling the intermediate layer 44 of the tire cord, in which (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a constraining element 58 defined on a circumscribed circle 58. Yes. 2次元モデルを示すイメージ図であり、(A)は3層のタイヤコード、(B)は2層のタイヤコードを示している。It is an image figure which shows a two-dimensional model, (A) has shown the tire cord of 3 layers, (B) has shown the tire cord of 2 layers. 3層のタイヤコードを3本束ねて構成したタイヤコードを示すイメージ図である。It is an image figure showing a tire cord constituted by bundling three tire cords of three layers. 拘束要素の説明図である。It is explanatory drawing of a restraint element. 第2実施形態の処理に従って作成した3次元モデルのタイヤコードの一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the tire code of the three-dimensional model created according to the process of 2nd Embodiment. タイヤコードを3本束ねて構成したタイヤコードの3次元モデルの一例を示しイメージ図である。It is an image figure showing an example of a three-dimensional model of a tire cord formed by bundling three tire cords. 第3実施形態に係るタイヤコードの2次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the two-dimensional model creation process of the tire cord which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るタイヤコードの3次元モデル作成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the three-dimensional model creation process of the tire code which concerns on 3rd Embodiment. タイヤコードの最内層42のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円50に定めた接触要素52を示している。FIG. 5 is an explanatory diagram of modeling of the innermost layer 42 of the tire cord, where (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a contact element 52 defined on a circumscribed circle 50. Yes. タイヤコードの中間層44のモデル化の説明図で、(A)は要素分割されたフィラメント、(B)は要素分割した充填材、(C)は外接円58に定めた接触要素58を示している。FIG. 5 is an explanatory diagram of modeling of the intermediate layer 44 of the tire cord, where (A) is an element-divided filament, (B) is an element-divided filler, and (C) is a contact element 58 defined by a circumscribed circle 58. Yes. 2次元モデルを示すイメージ図であり、(A)は3層のタイヤコード、(B)は2層のタイヤコードを示している。It is an image figure which shows a two-dimensional model, (A) has shown the tire cord of 3 layers, (B) has shown the tire cord of 2 layers. 3層のタイヤコードを3本束ねて構成したタイヤコードを示すイメージ図である。It is an image figure showing a tire cord constituted by bundling three tire cords of three layers. 接触要素の説明図である。It is explanatory drawing of a contact element. 本実施形態の処理に従って作成した3次元モデルのタイヤコードの一例を示すイメージ図である。It is an image figure which shows an example of the tire code of the three-dimensional model created according to the process of this embodiment. タイヤコードを3本束ねて構成したタイヤコードの3次元モデルの一例を示しイメージ図である。It is an image figure showing an example of a three-dimensional model of a tire cord formed by bundling three tire cords.

符号の説明Explanation of symbols

10 キーボード
12 コンピュータ本体
20 タイヤ
40、41 タイヤコード
42 最内層
44 中間層
46 最外層
48 フィラメント
50 外接円
52、58、59 拘束要素
53,60,61 接触要素
54 内接円
56 外接円
57 バッファ層
10 keyboard 12 computer main body 20 tire 40, 41 tire cord 42 innermost layer 44 intermediate layer 46 outermost layer 48 filament 50 circumscribed circle 52, 58, 59 constraining element 53, 60, 61 contact element 54 inscribed circle 56 circumscribed circle 57 buffer layer

Claims (16)

タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成方法であって、
前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する工程と、
前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する工程と、
前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する工程と、
前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する工程と、
を含み、
前記第1の2次元領域及び前記第2の2次元領域の少なくとも一方は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成され、当該少なくとも一方の2次元領域を定義する工程は、当該少なくとも一方の2次元領域の内接円及び外接円に接していない充填剤の内部に要素が作成されないように定義する工程である
ことを特徴とするタイヤコードの解析モデル作成方法。
An analysis model creation method for a tire code that constitutes a part of a tire model used to calculate a tire corresponding to a numerical calculation model,
When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twist direction of the filament elements, Defining, for the inner first layer, a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction;
Forming the first two-dimensional region by dividing the first two-dimensional region into predetermined dividing elements that can be numerically calculated while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Defining, for the second layer outside the first layer, a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction;
Forming the second layer by dividing the second two-dimensional region by a predetermined dividing element that can be numerically calculated while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Including
At least one of the first two-dimensional region and the second two-dimensional region is composed of each region of a filament element and a filler, and the step of defining the at least one two-dimensional region includes the at least one of the two-dimensional regions. A method for creating an analysis model of a tire code, characterized in that it is a step of defining an element so as not to be created inside an inscribed circle in a two-dimensional region and a filler not in contact with the circumscribed circle.
前記第2の2次元領域を定義する工程は、前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含むと共に、前記第1層との間にバッファ層が形成されるように第2の2次元領域を定義する工程である
ことを特徴とする請求項1記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The step of defining the second two-dimensional region includes at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting a longitudinal direction with respect to the second layer outside the first layer, and a buffer between the first layer and the first layer. The tire cord analysis model creation method according to claim 1, wherein the second two-dimensional region is defined such that a layer is formed.
前記バッファ層を、数値計算可能な所定分割要素に分割する工程
をさらに含むことを特徴とする請求項2記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The tire code analysis model creation method according to claim 2, further comprising a step of dividing the buffer layer into predetermined division elements capable of numerical calculation.
前記第1層の外周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の内周の節点と、前記第2層の内周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の外周の節点との少なくとも一方について、各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける工程
をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
An outer peripheral node of the first layer and an inner peripheral node of the buffer layer at a position corresponding to the node, and an inner peripheral node of the second layer and an outer node of the buffer layer at a position corresponding to the node The tire code analysis model creation method according to claim 3, further comprising a step of setting and associating at least one of the above and a constraint condition for constraint so as not to move relative to each other.
前記第1層の外周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の内周の節点と、前記第2層の内周の節点及び当該節点に対応する位置の前記バッファ層の外周の節点とについて、各々の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程
をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
An outer peripheral node of the first layer and an inner peripheral node of the buffer layer at a position corresponding to the node, and an inner peripheral node of the second layer and an outer node of the buffer layer at a position corresponding to the node The tire code analysis model creation method according to claim 3, further comprising a step of setting and associating contact conditions that define restrictions on the relative movement of each of the tire code and the contact condition.
前記第2層の外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含むと共に、前記第2層との間にバッファ層が形成されるように第3の2次元領域を設定する工程と、
前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項2〜請求項5の何れか1項に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The third layer outside the second layer includes at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction, and a buffer layer is formed between the third layer and the second layer. A process of setting
Forming the third layer by dividing the third two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
The tire cord analysis model creation method according to any one of claims 2 to 5, further comprising:
前記バッファ層を、メッシュレス法によりモデル化する工程
をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The tire cord analysis model creation method according to claim 2, further comprising a step of modeling the buffer layer by a meshless method.
前記メッシュレス法は、フリーメッシュ法又はエレメントフリーガラーキン法であることを特徴とする請求項に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。 8. The tire cord analysis model creation method according to claim 7 , wherein the meshless method is a free mesh method or an element free Galerkin method. 前記第1の2次元領域の外周に拘束要素を設定する工程と、
前記第2の2次元領域の少なくとも内周に拘束要素を設定する工程と、
前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する工程と、
前記第1層の外周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第2層の内周の要素と、前記第2層の内周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第1層の外周の要素とについて、各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
Setting a constraint element on the outer periphery of the first two-dimensional region;
Setting a constraining element on at least the inner periphery of the second two-dimensional region;
Forming the second layer by dividing the second two-dimensional region by a predetermined dividing element that can be numerically calculated while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
The constraint element on the outer periphery of the first layer, the inner periphery element of the second layer at a position corresponding to the constraint element, the constraint element on the inner periphery of the second layer, and the first element at the position corresponding to the constraint element. A step of setting and associating a constraint condition that restrains each of the elements on the outer periphery of the first layer from moving relative to each other;
The tire cord analysis model creation method according to claim 1, further comprising:
前記拘束要素は周面の少なくとも一部の面で設定され、前記関連付けは前記少なくとも一部の面に対応する周面の少なくとも一部の面である
ことを特徴とする請求項9に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The tire according to claim 9, wherein the restraining element is set on at least a part of a peripheral surface, and the association is at least a part of a peripheral surface corresponding to the at least part of the surface. Code analysis model creation method.
前記第2の2次元領域の外周に拘束要素を設定する工程と、
前記第2層に隣接する外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第3の2次元領域を設定する工程と、
前記第3の2次元領域の少なくとも内周に拘束要素を設定する工程と、
前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、
前記第2層の外周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第3層の内周の要素と、前記第3層の内周の拘束要素及び該拘束要素に対応する位置の前記第2層の外周の要素とについて、各々相対的に移動しないように拘束する拘束条件を設定して関連付ける工程と、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項9又は請求項10記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
Setting a constraint element on the outer periphery of the second two-dimensional region;
Setting a third two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction for an outer third layer adjacent to the second layer;
Setting a constraining element on at least the inner periphery of the third two-dimensional region;
Forming the third layer by dividing the third two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
An outer peripheral restraining element of the second layer, an inner peripheral element of the third layer at a position corresponding to the restraining element, an inner peripheral restraining element of the third layer, and the first of the position corresponding to the restraining element. A step of setting and associating a constraint condition for restraining the two layers of outer peripheral elements from moving relative to each other;
The tire code analysis model creation method according to claim 9 or 10, further comprising:
前記第1の2次元領域の外周および前記第2の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、
前記設定した接触要素に対応する、前記第1層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の内周の要素、および前記第2層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第1層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
Setting a contact element on at least one of an outer periphery of the first two-dimensional region and an inner periphery of the second two-dimensional region;
Corresponding to the set contact element, the outer peripheral contact element of the first layer, the inner peripheral element of the second layer in contact with the contact element, and the inner peripheral contact element of the second layer and the contact element Setting and associating at least one of the outer peripheral elements of the first layer in contact with each other with a contact condition that defines a restriction on relative movement between the elements;
The tire cord analysis model creation method according to claim 1, further comprising:
前記接触要素は周面の少なくとも一部の面で設定され、前記関連付けは前記少なくとも一部の面に対応する周面の少なくとも一部の面である
ことを特徴とする請求項12に記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
The tire according to claim 12, wherein the contact element is set on at least a part of a peripheral surface, and the association is at least a part of a peripheral surface corresponding to the at least part of the surface. Code analysis model creation method.
前記第2層に隣接する外側の第3層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第3の2次元領域を設定する工程と、
前記第3の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第3層を形成する工程と、
前記第2の2次元領域の外周および前記第3の2次元領域の内周の少なくとも一方に接触要素を設定する工程と、
前記設定した接触要素に対応する、前記第2層の外周の接触要素と該接触要素に接触する前記第3層の内周の要素、および前記第3層の内周の接触要素と該接触要素に接触する前記第2層の外周の要素の少なくとも一方について、各要素間の相対的な移動の制限を規定する接触条件を設定して関連付ける工程と、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項12又は請求項13記載のタイヤコードの解析モデル作成方法。
Setting a third two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction for an outer third layer adjacent to the second layer;
Forming the third layer by dividing the third two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Setting contact elements on at least one of an outer periphery of the second two-dimensional region and an inner periphery of the third two-dimensional region;
The contact element on the outer periphery of the second layer corresponding to the set contact element, the inner periphery element of the third layer in contact with the contact element, and the contact element on the inner periphery of the third layer and the contact element Setting and associating at least one of the elements on the outer periphery of the second layer in contact with each other with a contact condition that defines a restriction on relative movement between the elements;
The tire code analysis model creation method according to claim 12 or 13, further comprising:
タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデル作成装置であって、
前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、
前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、
前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、
前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、
を含み、
前記第1の2次元領域及び前記第2の2次元領域の少なくとも一方は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成され、第1定義手段及び第2定義手段の少なくとも一方は、当該少なくとも一方の2次元領域の内接円及び外接円に接していない充填剤の内部に要素が作成されないように定義する
ことを特徴とするタイヤコードの解析モデル作成装置。
An analysis model creation device for a tire code constituting a part of a tire model used for calculating a tire corresponding to a numerical calculation model,
When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twist direction of the filament elements, A first defining means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the inner first layer;
First forming means for forming a first layer divided into predetermined dividing elements capable of numerical calculation while twisting the first two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
A second defining means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the second layer outside the first layer;
A second forming means for forming a second layer by dividing the second two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
Including
At least one of the first two-dimensional region and the second two-dimensional region is composed of each region of a filament element and a filler, and at least one of the first definition means and the second definition means is at least one of the first definition means and the second definition means. An apparatus for creating an analysis model of a tire code, characterized in that it is defined so that no element is created inside a filler that is not in contact with an inscribed circle and a circumscribed circle in the two-dimensional region.
タイヤを数値計算モデルに対応させて計算するために用いられるタイヤモデルの一部を構成するタイヤコードの解析モデルを作成するためのコンピュータを、
前記タイヤコードが複数のフィラメント要素を所定方向に撚りつつ束ねて形成されかつ前記フィラメント要素の撚り方向に対応して中心から外側に向かい複数の分類層で構成されるときに、該分類層のうち内側の第1層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第1の2次元領域を定義する第1定義手段と、
前記第1の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素に分割した第1層を形成する第1形成手段と、
前記第1層の外側の第2層について、長手方向と交差する方向のフィラメント要素断面形状を少なくとも含む第2の2次元領域を定義する第2定義手段と、
前記第2の2次元領域を、対応する撚り方向に撚りながら長手方向に3次元展開しつつ数値計算可能な所定分割要素で分割した第2層を形成する第2形成手段と、
として機能させると共に、
前記第1の2次元領域及び前記第2の2次元領域の少なくとも一方は、フィラメント要素と充填材との各領域から構成され、第1定義手段及び第2定義手段の少なくとも一方は、当該少なくとも一方の2次元領域の内接円及び外接円に接していない充填剤の内部に要素が作成されないように定義する手段
として機能させるタイヤコードの解析モデル作成プログラム。
A computer for creating an analysis model of a tire code constituting a part of a tire model used for calculating a tire corresponding to a numerical calculation model;
When the tire cord is formed by bundling a plurality of filament elements while twisting them in a predetermined direction and is composed of a plurality of classification layers from the center to the outside corresponding to the twist direction of the filament elements, A first defining means for defining a first two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the inner first layer;
First forming means for forming a first layer divided into predetermined dividing elements capable of numerical calculation while twisting the first two-dimensional region in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
A second defining means for defining a second two-dimensional region including at least a filament element cross-sectional shape in a direction intersecting the longitudinal direction with respect to the second layer outside the first layer;
A second forming means for forming a second layer by dividing the second two-dimensional region by a predetermined dividing element capable of numerical calculation while three-dimensionally developing in the longitudinal direction while twisting in the corresponding twisting direction;
As well as
At least one of the first two-dimensional region and the second two-dimensional region is composed of each region of a filament element and a filler, and at least one of the first definition means and the second definition means is at least one of the first definition means and the second definition means. A tire code analysis model creation program that functions as a means for defining an element so as not to be created inside a filler that is not in contact with the inscribed circle and circumscribed circle in the two-dimensional region.
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