JP5239593B2 - Structure simulation method and apparatus - Google Patents
Structure simulation method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5239593B2 JP5239593B2 JP2008196626A JP2008196626A JP5239593B2 JP 5239593 B2 JP5239593 B2 JP 5239593B2 JP 2008196626 A JP2008196626 A JP 2008196626A JP 2008196626 A JP2008196626 A JP 2008196626A JP 5239593 B2 JP5239593 B2 JP 5239593B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- parameter
- model
- simulation
- coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Description
本発明は、シミュレーションで用いる内部変数の変更に応じて材料パラメータの値を変更させて構造体のシミュレーションを行う方法およびこの方法を実施する装置に関する。 The present invention relates to a method for simulating a structure by changing a value of a material parameter in accordance with a change in an internal variable used in the simulation, and an apparatus for performing the method.
今日、タイヤの転がり抵抗やタイヤコンパウンドの解析に有限要素法を用いたシミュレーションが盛んに行われている。このようなシミュレーションにおいて、同一のモデルに材料の配置や材料のパラメータの値を種々変えて計算を行なうことが多い。
例えば、シミュレーションでは、モデルの作成やシミュレーション条件の整合性のチェックや、計算用の行列を作成する前処理を行い、次にシミュレーションの本計算を行い、最後に、応力、歪み、変異等の計算結果を算出し、計算結果をファイルに書き出す後処理を行う。前処理とシミュレーション計算との間に、前計算を行う場合もある。
Today, simulations using the finite element method are actively performed for the analysis of tire rolling resistance and tire compounds. In such a simulation, the calculation is often performed by changing the material arrangement and the material parameter values in the same model.
For example, in simulation, model creation, checking the consistency of simulation conditions, pre-processing to create a calculation matrix, then performing the main simulation calculation, and finally calculating stress, strain, mutation, etc. Calculate the result and perform post-processing to write the calculation result to a file. In some cases, pre-calculation is performed between pre-processing and simulation calculation.
より具体的には、例えば、タイヤの転がり抵抗の算出のためのタイヤの転動シミュレーションでは、前処理後、軸対称タイヤモデルに内圧充填処理を施し、この後、軸対称モデルを３次元モデルに替えたタイヤモデルを路面モデルに接地させる接地処理を施し、この後、ゴム部材に該当する要素に粘弾性特性を表すパラメータの値を付与して、転動処理を施す。このようなシミュレーションを、ゴム部材の粘弾性特性を変化させた複数のシミュレーションを行う度に、前処理、内圧充填処理、接地処理および転動処理を繰り返し行う必要がある。 More specifically, for example, in the tire rolling simulation for calculating the rolling resistance of the tire, after the pretreatment, the axisymmetric tire model is subjected to an internal pressure filling process, and then the axisymmetric model is converted into a three-dimensional model. A grounding process for grounding the replaced tire model on the road surface model is performed, and then a rolling process is performed by assigning a parameter value representing viscoelastic characteristics to an element corresponding to the rubber member. It is necessary to repeatedly perform the pretreatment, the internal pressure filling process, the grounding process, and the rolling process every time a plurality of simulations in which the viscoelastic characteristics of the rubber member are changed are performed.
下記特許文献１では、タイヤの転がり抵抗を精度よくシミュレーションをすることのできる方法および装置が提案されている。しかし、当該発明では、まず、タイヤのゴム部材を弾性体としてモデル化して、路面上を一定速度にてタイヤが転動する解析を行なう。これにより得られたタイヤの各ゴム要素に発生する歪波形から、上記ゴム材料の歪の振幅と周波数を求める。この後、歪の振幅と周波数におけるゴム材料の粘弾性率を算出し、この粘弾性率を用いてタイヤモデルを作成するとともに、このタイヤモデルを用いてタイヤ・ホイール組立体の数値解析モデルを作成して転動解析を行って、転がり抵抗の値を求めるようにしている。この場合も、ゴム材料の粘弾性特性を考慮した転動解析を行なう前に、弾性体としてモデル化したタイヤモデルを用いて歪波形を算出する計算処理を前計算として行なう。 In Patent Document 1 below, a method and an apparatus capable of accurately simulating tire rolling resistance are proposed. However, in the present invention, first, the rubber member of the tire is modeled as an elastic body, and an analysis is performed in which the tire rolls at a constant speed on the road surface. The distortion amplitude and frequency of the rubber material are obtained from the distortion waveform generated in each rubber element of the tire obtained in this way. After this, the viscoelastic modulus of the rubber material at the amplitude and frequency of strain is calculated, and a tire model is created using this viscoelastic modulus, and a numerical analysis model of the tire / wheel assembly is created using this tire model. Then, the rolling analysis is performed to obtain the value of the rolling resistance. Also in this case, calculation processing for calculating a distortion waveform using a tire model modeled as an elastic body is performed as pre-calculation before performing rolling analysis considering viscoelastic characteristics of the rubber material.
一方、現在の市販される有限要素ソフトウェアでは、シミュレーションに用いる内部変数に応じて材料パラメータを変化させることができる。しかし、転がり抵抗の計算に必要な粘弾性特性を表すパラメータを内部変数に応じて切り替えることはできない。このため、複数の種類の粘弾性特性を表すパラメータの値を変えてシミュレーションを行う場合、粘弾性特性を表すパラメータの値を変える数だけモデルを作り、各モデルに対して前処理および本計算を繰り返し行う必要があるため、シミュレーションに要する時間は極めて長い。
このような問題は、タイヤのシミュレーションに限らず、粘弾性特性を有する構造体を有限要素でモデル化して種々の条件で行なうシミュレーションにおいても同様の問題が生じる。
On the other hand, current commercially available finite element software can change material parameters according to internal variables used for simulation. However, the parameter representing the viscoelastic characteristics necessary for calculating the rolling resistance cannot be switched according to the internal variable. For this reason, when performing simulations by changing the values of parameters representing multiple types of viscoelastic properties, create models as many as the values of parameters representing viscoelastic properties, and perform pre-processing and main calculation for each model. Since it is necessary to repeat, the time required for the simulation is extremely long.
Such a problem is not limited to the tire simulation, and the same problem arises in a simulation performed under various conditions by modeling a structure having viscoelastic characteristics with a finite element.
そこで、本発明は、粘性特性を表すパラメータである粘性パラメータや弾性特性を表すパラメータである弾性パラメータを含む材料パラメータの値を種々変更させて構造体のシミュレーションを行う際、従来に比べて計算時間を大幅に短縮することのできる構造体のシミュレーション方法および装置を提供することを目的とする。 In view of this, the present invention has a longer calculation time than the conventional method when simulating a structure by changing various values of material parameters including a viscosity parameter that is a parameter representing viscosity characteristics and an elastic parameter that is a parameter representing elastic characteristics. It is an object of the present invention to provide a structure simulation method and apparatus capable of significantly reducing the above.
本発明は、コンピュータを用いて、シミュレーションに用いる内部変数の変更に応じて材料パラメータの値を変更させて構造体のシミュレーションを行う方法であって、前記コンピュータが、複数の要素で構成される構造体モデルを作成するとともに、この構造体モデル中の材料パラメータの値を変更させる部分に、複数の重複要素を設けるステップと、前記コンピュータが、設定された前記複数の重複要素のそれぞれに異なる材料パラメータの値を定めるとともに、前記重複要素の前記材料パラメータの値に重み付けを行う係数が、前記内部変数に応じて変わることにより、前記材料パラメータの値が重み付け加算された材料パラメータの合計値が変化するように、前記係数を設定するステップと、前記コンピュータが、前記構造体モデルに、前記係数および前記材料パラメータの値を与えて、内部変数を変えながらシミュレーションを繰り返すステップと、を有し、前記構造体モデルには、粘性特性を定める粘性パラメータの値と弾性特性を定める弾性パラメータの値とを乗算した値が、粘弾性特性を定めるパラメータの値として付与され、前記材料パラメータの値は、前記粘弾性特性のうち粘性パラメータの値であり、前記係数は前記粘弾性特性のうち弾性パラメータの値であることを特徴とする構造体のシミュレーション方法を提供する。 The present invention relates to a method for simulating a structure by changing the value of a material parameter in accordance with a change in an internal variable used for simulation using a computer , wherein the computer is configured by a plurality of elements. A step of creating a body model and providing a plurality of overlapping elements in a portion where the value of the material parameter in the structure model is changed, and the computer sets different material parameters for each of the plurality of overlapping elements set And a coefficient for weighting the material parameter value of the overlapping element changes according to the internal variable, so that the total value of the material parameter obtained by weighting and adding the material parameter value changes. as such, the step of setting the coefficients, the computer, the structure model , Giving a value of the coefficient and the material parameters, possess a repeating simulation while changing the internal variable, and the said structure model, elastic parameters defining the values and elastic properties of the viscosity parameter defining the viscosity characteristics A value obtained by multiplying the viscoelastic property is given as a parameter value for determining viscoelastic properties, the material parameter value is a viscosity parameter value of the viscoelastic properties, and the coefficient is of the viscoelastic properties. Provided is a method for simulating a structure, characterized by the value of an elastic parameter .
その際、前記内部変数の値を縦欄に、前記重複要素の各要素の識別子を横欄に配置した表の各部分に、前記内部変数の値および前記重複要素の各要素に対応する前記係数を並べてできる行列を仮想したとき、前記行列の複数の列ベクトルは、お互いに略直交するように前記係数が設定されていることが好ましい。 In that case, the values corresponding to the internal variable values and the elements corresponding to the elements of the duplicate element are assigned to each part of the table in which the values of the internal variables are arranged in the column and the identifiers of the elements of the duplicate elements are arranged in the column. It is preferable that the coefficients are set so that a plurality of column vectors of the matrix are substantially orthogonal to each other when a matrix formed by arranging the matrixes is assumed.
前記構造体モデルは、粘弾性特性を備えるゴム部材を含んだゴム構造体のモデルであることが好ましい。
また、前記構造体モデルは、タイヤを再現したタイヤモデルであり、前記シミュレーションの計算は、内圧充填処理、接地処理、および転動処理の少なくとも１つを含むことが好ましい。
The structure model is preferably a model of a rubber structure including a rubber member having viscoelastic characteristics.
The structure model is a tire model that reproduces a tire, and the simulation calculation preferably includes at least one of an internal pressure filling process, a ground contact process, and a rolling process.
また、本発明は、シミュレーションに用いる内部変数の変更に応じて材料パラメータの値を変更させて構造体のシミュレーションを行う装置であって、複数の要素で構成される構造体モデルを作成するとともに、この構造体モデル中の材料パラメータの値を変更させる部分に、複数の重複要素を設定するように構成されている手段と、設定された前記複数の重複要素のそれぞれに異なる材料パラメータの値を定めるとともに、前記重複要素の前記第１の材料パラメータの値に重み付けを行う係数が、前記内部変数に応じて変わることにより、前記重複要素全体で表される材料パラメータの値が変更するように、前記係数を設定するように構成されている手段と、前記構造体モデルに、前記係数および前記第１の材料パラメータの値を与えて、内部変数を変化させながらシミュレーションを繰り返すように構成されている手段と、を有し、前記構造体モデルには、粘性特性を定める粘性パラメータの値と弾性特性を定める弾性パラメータの値とを乗算した値が、粘弾性特性を定めるパラメータの値として付与され、前記材料パラメータの値は、前記粘弾性特性のうち粘性パラメータの値であり、前記係数は前記粘弾性特性のうち弾性パラメータの値であることを特徴とする構造体のシミュレーション装置を提供する。 Further, the present invention is an apparatus for simulating a structure by changing the value of a material parameter according to a change in an internal variable used for simulation, and creating a structure model composed of a plurality of elements, Means configured to set a plurality of overlapping elements in a portion where the value of the material parameter in the structure model is changed, and a different material parameter value is determined for each of the plurality of set overlapping elements. In addition, the coefficient for weighting the value of the first material parameter of the overlapping element is changed according to the internal variable, so that the value of the material parameter represented by the entire overlapping element is changed. Means configured to set a coefficient, and giving the structure model a value of the coefficient and the first material parameter; While varying the section variables possess the means configured to repeat the simulation, and the said structure model, obtained by multiplying the values of the elastic parameters that define the value and elastic properties of the viscosity parameter defining the viscosity characteristics A value is assigned as a parameter value that determines viscoelastic properties, the material parameter value is a viscosity parameter value of the viscoelastic properties, and the coefficient is an elastic parameter value of the viscoelastic properties. A structure simulation apparatus is provided.
本発明では、複数の要素で構成される構造体モデルにおいて、材料パラメータの値を変更させる部分に、複数の重複要素を設け、この複数の重複要素のそれぞれに異なる材料パラメータの値を定めるとともに、重複要素の前記材料パラメータの値に重み付けを行う係数が、内部変数に応じて変わることにより、材料パラメータの値が重み付け加算された材料パラメータの合計値が変化するように、係数を設定する。そして、内部変数を変えながらシミュレーションを繰り返すことができるので、従来に比べて計算時間を大幅に短縮することができる。
特に、内部変数の値を縦欄に、重複要素の各要素の識別子を横欄に配置した表の各部分に、内部変数の値および重複要素の各要素に対応する係数を並べてできる行列において、この行列の複数の列ベクトルは、お互いに略直交するように係数を設定することで、材料パラメータの合計値が所望の値になるように、各重複要素に与える材料パラメータの値を容易に定めることができる。
In the present invention, in the structure model composed of a plurality of elements, a plurality of overlapping elements are provided in a portion where the value of the material parameter is changed, and different material parameter values are defined for each of the plurality of overlapping elements. The coefficient is set such that the coefficient for weighting the material parameter value of the overlapping element changes according to the internal variable, so that the total value of the material parameter to which the material parameter value is weighted is changed. Since the simulation can be repeated while changing the internal variables, the calculation time can be greatly reduced as compared with the conventional case.
In particular, in the matrix in which the values of internal variables and the coefficients corresponding to the elements of the duplicate elements are arranged in each part of the table in which the values of the internal variables are arranged in the vertical column and the identifiers of the elements of the duplicate elements are arranged in the horizontal column, By setting the coefficients so that the plurality of column vectors of this matrix are substantially orthogonal to each other, the material parameter values to be given to each overlapping element are easily determined so that the total value of the material parameters becomes a desired value. be able to.
以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の構造体のシミュレーション方法および装置を詳細に説明する。 Hereinafter, a structure simulation method and apparatus according to the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
図１は、本発明の構造体のシミュレーション方法を実施する、本発明の構造体のシミュレーション装置の一実施形態を示す図である。
図１に示すシミュレーション装置１０は、タイヤを転動させて転がり抵抗を算出するシミュレーションを行う装置である。シミュレーション装置１０の概要を説明する。
まず、転動中のタイヤの転がり抵抗の値を算出するタイヤのシミュレーションのためのシミュレーション条件を設定する。シミュレーション条件は、タイヤ内圧、接地荷重、走行速度等の条件の他、シミュレーションに用いるタイヤモデルや路面モデルの構成を定める条件を含む。また、シミュレーション条件は、タイヤモデルに、後述する内部変数とは無関係に一律に付与する材料パラメータの一定値や、弾性パラメータの値を後述する内部変数に応じて変更させる要素の設定や、その要素の弾性パラメータの値を内部変数で変更させるための変更方法等の条件も含む。本発明では、材料パラメータとは、弾性パラメータと粘性パラメータを区別することなく総称した名称として用いる。
次に、シミュレーション装置１０は、前処理としてシミュレーション条件の整合性をチェックし、タイヤを再現したタイヤモデル及び路面モデルを生成し、計算のための行列を作成し、前計算として、タイヤモデルに内圧充填処理を施し、設定された接地荷重で、タイヤモデルが路面モデルに接地する接地処理を施す。この後、本計算として、タイヤモデルに転動処理を施して、転動中のタイヤモデルを作成し、さらに、転動中のタイヤモデルに対して、内部変数を変化させることにより、材料パラメータの値を変えて転がり抵抗を算出し出力する。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a structure simulation apparatus of the present invention, which implements the structure simulation method of the present invention.
A simulation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 is an apparatus that performs a simulation of calculating rolling resistance by rolling a tire. An outline of the simulation apparatus 10 will be described.
First, a simulation condition for simulating a tire for calculating a rolling resistance value of a rolling tire is set. The simulation conditions include conditions that determine the configuration of the tire model and road surface model used for the simulation, in addition to conditions such as tire internal pressure, ground contact load, and traveling speed. In addition, the simulation conditions include a constant value of the material parameter uniformly given to the tire model regardless of the internal variable described later, setting of an element that changes the value of the elastic parameter according to the internal variable described later, This also includes conditions such as a changing method for changing the value of the elastic parameter of the above by an internal variable. In the present invention, the material parameter is used as a generic name without distinguishing between the elastic parameter and the viscosity parameter.
Next, the simulation apparatus 10 checks the consistency of the simulation conditions as preprocessing, generates a tire model and a road surface model reproducing the tire, creates a matrix for calculation, and performs internal pressure on the tire model as precalculation. A filling process is performed, and a grounding process is performed in which the tire model contacts the road surface model with a set grounding load. After this, for this calculation, the tire model is subjected to rolling processing to create a rolling tire model, and the internal parameters are changed with respect to the rolling tire model. Change the value to calculate and output the rolling resistance.
本発明は、内部変数に応じて変更する材料パラメータの値の設定方法に特徴を有する。
なお、内部変数とは、後述するシミュレーション計算において計算の中で自動的に定まる変数をいう。例えば、内部変数として、シミュレーションの開始からの解析時間を用い、シミュレーションにおける解析時間が一定の時間を過ぎると、内部変数の値が自動的に１つ繰り上がるように設定される。
The present invention is characterized by a method for setting a material parameter value to be changed according to an internal variable.
The internal variable is a variable that is automatically determined during the calculation in the simulation calculation described later. For example, the analysis time from the start of the simulation is used as the internal variable, and the value of the internal variable is automatically incremented by one when the analysis time in the simulation exceeds a certain time.
シミュレーション装置１０は、ＣＰＵ１２、メモリ１４及び入出力ユニット１６を備えるコンピュータによって構成される。コンピュータには、入出力ユニット１６を介して、マウスやキーボード等の入力操作系２６とディスプレイ２８が接続されている。
メモリ１４に記憶されたプログラムを読み出すことにより、条件設定モジュール１８、モデル生成モジュール２０、シミュレーション演算モジュール２２、および転がり抵抗算出モジュール２４の各プログラムモジュール群が形成される。
ＣＰＵ１２は、各プログラムモジュールの動作を制御管理するとともに、各プログラムモジュールの処理内容を実質的に演算する部分でもある。
The simulation apparatus 10 is configured by a computer including a CPU 12, a memory 14, and an input / output unit 16. An input operation system 26 such as a mouse and a keyboard and a display 28 are connected to the computer via an input / output unit 16.
By reading the program stored in the memory 14, each program module group of the condition setting module 18, the model generation module 20, the simulation calculation module 22, and the rolling resistance calculation module 24 is formed.
The CPU 12 controls and manages the operation of each program module, and is also a part that substantially calculates the processing content of each program module.
条件設定モジュール１８は、後述するように有限要素法を用いてタイヤの転動状態を再現するとき、タイヤモデルに用いる材料パラメータや走行条件等を設定する部分である。例えば、タイヤモデルに用いるためのタイヤの部材の材料パラメータの一部分について、その値が内部変数に応じて変化するように、この材料パラメータの値が設定される。この設定内容は、入力操作系２６からのオペレータの指示に従ってメモリ１４に記憶保持される。オペレータによる指示は、オペレータがディスプレイ２８に表示された入力設定画面を見ながら為される。この記憶された内容は、シミュレーションを行うときに呼び出されて用いられる。シミュレーション条件は、内部変数に応じて粘弾性パラメータの値を変更することができない市販の汎用有限要素解析プログラムであっても、内部変数の変更に応じて粘弾性パラメータの値を種々変化できるように設定することができる。この点は、後述する。 The condition setting module 18 is a part for setting material parameters, running conditions and the like used for the tire model when reproducing the rolling state of the tire using a finite element method as will be described later. For example, the value of the material parameter is set so that the value of a part of the material parameter of the tire member used for the tire model changes according to the internal variable. This setting content is stored and held in the memory 14 in accordance with an operator instruction from the input operation system 26. The operator's instruction is given while looking at the input setting screen displayed on the display 28 by the operator. The stored contents are called up and used when a simulation is performed. The simulation condition is such that the value of the viscoelastic parameter can be changed variously according to the change of the internal variable, even if it is a commercially available general-purpose finite element analysis program that cannot change the value of the viscoelastic parameter according to the internal variable. Can be set. This point will be described later.
モデル生成モジュール２０は、タイヤモデルを再現した複数の要素で構成された有限要素モデルを自動的に生成するとともに、タイヤモデルを接地するための路面モデルを自動的に生成する部分である。路面モデルとして例えば剛体モデルが生成される。ここで、タイヤモデルは、接地処理および転動処理に用いる３次元のタイヤモデル、および内圧充填処理専用に用いる軸対称モデルを含む。これらのモデルは、周知の通り、タイヤのトレッド部材、ベルト部材、カーカス部材、サイド部材、ビードフィラー部材、ビード部材及びインナーライナ部材等を複数の要素に分割して形成されている。図２には、接地処理および転動処理に用いる３次元のタイヤモデルＴと路面モデルＧの例を示している。図２に示すタイヤモデルＴは、六面体要素及び面要素を用いて構成され、要素数約５４０００、節点数約５９０００である。路面モデルＧは、剛体モデルで構成されている。モデル生成モジュール２０で生成される３次元のタイヤモデルＴは、内圧充填処理の施された軸対称のタイヤモデルの状態を再現している。ここで、タイヤモデルＴ中の、粘弾性パラメータの値を内部変数の変化に応じて変更させる部分に、複数の重複した要素が設けられる。この点は後述する。 The model generation module 20 is a part that automatically generates a finite element model composed of a plurality of elements that reproduce the tire model, and also automatically generates a road surface model for grounding the tire model. For example, a rigid body model is generated as the road surface model. Here, the tire model includes a three-dimensional tire model used for the ground contact process and the rolling process, and an axisymmetric model used exclusively for the internal pressure filling process. As is well known, these models are formed by dividing a tire tread member, a belt member, a carcass member, a side member, a bead filler member, a bead member, an inner liner member, and the like into a plurality of elements. FIG. 2 shows an example of a three-dimensional tire model T and a road surface model G used for the grounding process and the rolling process. The tire model T shown in FIG. 2 is composed of hexahedral elements and surface elements, and has about 54,000 elements and about 59000 nodes. The road surface model G is composed of a rigid model. The three-dimensional tire model T generated by the model generation module 20 reproduces the state of an axisymmetric tire model subjected to the internal pressure filling process. Here, a plurality of overlapping elements are provided in a portion in the tire model T where the value of the viscoelastic parameter is changed according to the change of the internal variable. This point will be described later.
シミュレーション演算モジュール２２は、生成された軸対称のタイヤモデルに対して、タイヤの内圧充填を再現する内圧充填処理を施す。さらに、モデル生成モジュール２０にて作成されたタイヤモデルＴを用いて、設定された接地荷重で路面モデルに接地させる接地処理を施す。さらに、接地処理の施されたタイヤモデルＴに対して転動処理を施す。シミュレーション演算モジュール２２では、内部変数に応じて、タイヤモデルに付与する弾性パラメータの値を変化させて、異なるシミュレーション条件におけるタイヤの転動状態を実現する。すなわち、内部変数毎に、シミュレーション条件として設定された要素に対して弾性パラメータの値を変更して、転動状態を再現する。 The simulation calculation module 22 performs an internal pressure filling process for reproducing the internal pressure filling of the tire on the generated axisymmetric tire model. Further, the tire model T created by the model generation module 20 is used to perform a grounding process for grounding the road surface model with a set grounding load. Further, a rolling process is performed on the tire model T subjected to the grounding process. The simulation calculation module 22 changes the value of the elastic parameter given to the tire model according to the internal variable, and realizes the rolling state of the tire under different simulation conditions. That is, for each internal variable, the value of the elastic parameter is changed for the element set as the simulation condition to reproduce the rolling state.
転がり抵抗モジュール２４は、転動中のタイヤモデルの回転軸に作用する前後力を転がり抵抗として算出する部分である。転がり抵抗は、タイヤの回転軸周りの回転トルクが０のときの回転軸に作用する前後力であるので、タイヤモデルＴに作用する回転トルクが略０になるようにする。タイヤモデルＴの転動処理は、タイヤモデルＴに並進運動と回転運動を別々に与える処理であり、タイヤモデルＴの回転運動を定める角速度が内部変数に応じて変化するように定め、タイヤモデルＴの回転軸に作用する回転トルクの値が略０となる角速度を探す。こうして回転トルクの値が略０のとき、タイヤモデルＴは自由転動状態を表しており、転がり抵抗モジュール２４はこのときのタイヤモデルのシミュレーション結果を、メモリ１４に記憶する。
なお、本実施形態では、タイヤモデルＴに並進運動と回転運動を別々に与える処理を用いるが、この他に、タイヤモデルの回転軸を回転フリー状態とし（回転トルクが０の状態とし）、一定の解析時間の間に走行速度に対応する距離の分だけ、タイヤモデルの各要素を変位させる方法を用いてもよい。
The rolling resistance module 24 is a part that calculates the longitudinal force acting on the rotating shaft of the rolling tire model as the rolling resistance. Since the rolling resistance is a longitudinal force acting on the rotation shaft when the rotation torque around the tire rotation axis is zero, the rotation torque acting on the tire model T is set to be substantially zero. The rolling process of the tire model T is a process in which a translational motion and a rotational motion are separately given to the tire model T. The tire model T is determined so that an angular velocity that determines the rotational motion of the tire model T changes according to an internal variable. The angular velocity at which the value of the rotational torque acting on the rotation axis is substantially zero is searched. Thus, when the value of the rotational torque is substantially 0, the tire model T represents a free rolling state, and the rolling resistance module 24 stores the simulation result of the tire model at this time in the memory 14.
In the present embodiment, a process of separately providing the translational motion and the rotational motion to the tire model T is used. However, in addition to this, the rotational axis of the tire model is set to the rotation free state (the rotational torque is set to 0), and constant. A method may be used in which each element of the tire model is displaced by the distance corresponding to the traveling speed during the analysis time.
転がり抵抗算出モジュール２４は、回転トルクの値が略０のとき、タイヤモデルＴのタイヤ回転軸に作用する前後力を転がり抵抗として算出する。シミュレージョン演算モジュール２２では、上述したように内部変数に応じて変化するシミュレーション条件でタイヤモデルＴの転動状態が再現されるため、転がり抵抗算出モジュール２４は、内部変数ごとに転がり抵抗の値を算出する。
算出された転がり抵抗の値は、転動状態のタイヤモデルＴのデータとともに、入出力ユニット１６を介してディスプレイ２８に送られ画面表示される。あるいは、図示されないプリンタに出力される。
The rolling resistance calculation module 24 calculates the longitudinal force acting on the tire rotation shaft of the tire model T as the rolling resistance when the rotational torque value is substantially zero. In the simulation calculation module 22, since the rolling state of the tire model T is reproduced under the simulation conditions that change according to the internal variables as described above, the rolling resistance calculation module 24 calculates the value of the rolling resistance for each internal variable. calculate.
The calculated value of the rolling resistance is sent to the display 28 via the input / output unit 16 and displayed on the screen together with the data of the tire model T in the rolling state. Alternatively, it is output to a printer (not shown).
ここで、本発明の特徴部分を説明する。
図３（ａ）には、従来のタイヤモデルに設けられる六面体要素Ｅ0が示されている。本発明では、この六面体要素Ｅ0が占めるタイヤモデルの部分に、図３（ｂ）に示すような３つの六面体要素Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3が重複して設けられる。タイヤモデルＴは、シミュレーション装置１０内で、仮想上のモデルとして作成されるものであるため、空間的に重複して設定することができる。勿論、重複要素である六面体要素Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3の節点は同じ位置にあり、隣接する要素と適切に重複して接続されている。
Here, the characteristic part of this invention is demonstrated.
FIG. 3A shows a hexahedral element E 0 provided in a conventional tire model. In the present invention, three hexahedral elements E 1 , E 2 , E 3 as shown in FIG. 3 (b) are provided in the tire model portion occupied by the hexahedral element E 0 . Since the tire model T is created as a virtual model in the simulation apparatus 10, it can be set in a spatially overlapping manner. Of course, the nodes of hexahedron elements E 1 , E 2 , E 3 which are overlapping elements are at the same position, and are appropriately overlapped with adjacent elements.
この重複した六面体要素Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3に対して、内部変数に拠らず固定された緩和弾性率（粘性パラメータ）の値と、内部変数に応じて変化する係数（弾性パラメータ）がシミュレーション条件として設定される。図４には、各内部変数に対して付与される係数（弾性パラメータ）と内部変数に拠らず一定値を示す緩和弾性率（粘性パラメータ）の値が、一例として示されている。粘弾性特性を表す粘弾性パラメータの値は、上記係数（弾性パラメータ）と緩和弾性率（粘性パラメータ）の値との積で表されるため、内部変数１では、六面体要素Ｅ1の粘弾性パラメータの値は０．１、六面体要素Ｅ2の粘弾性パラメータの値は０．００００２、六面体要素Ｅ3の粘弾性パラメータの値は０．００００３となり、これらの六面体要素Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3は、重複しているので、合計した粘弾性パラメータの値は、０．１０００５となり、略０．１となる。
同様に、内部変数２では合計した粘弾性パラメータの値は、０．２０００４となり、略０．２となる。内部変数３では合計した粘弾性パラメータの値は、０．３０００３となり、略０．３となる。すなわち、粘弾性パラメータの値は、内部変数に応じて係数（弾性パラメータ）を変化させることで、緩和弾性率（粘性パラメータ）の値を係数（弾性パラメータ）で重み付け加算して得られる合計値（粘弾性パラメータの値）を変化させることができる。
ここで、弾性パラメータおよび緩和弾性率とは、例えば、neo-Hookean弾性モデルを用い、このモデルに、時間依存性を示す係数として粘弾性特性を表すProny級数の第1項で表したとき、下記式のＣ10が弾性パラメータを、ｇが緩和弾性率を表す。τは、緩和時間である。
Ｇ（ｔ）＝ Ｃ10×［１−ｇ（１−ｅ-t/τ）］
For these duplicated hexahedral elements E 1 , E 2 , E 3 , there are fixed relaxation elastic modulus (viscosity parameter) values independent of internal variables and coefficients (elastic parameters) that change according to internal variables. Set as simulation conditions. FIG. 4 shows, as an example, a coefficient (elastic parameter) given to each internal variable and a value of a relaxation elastic modulus (viscosity parameter) indicating a constant value regardless of the internal variable. Since the value of the viscoelastic parameter representing the viscoelastic characteristic is represented by the product of the coefficient (elastic parameter) and the relaxation elastic modulus (viscosity parameter), the internal variable 1 has the viscoelastic parameter of the hexahedral element E 1 . Is 0.1, the viscoelastic parameter value of the hexahedral element E 2 is 0.00002, the viscoelastic parameter value of the hexahedral element E 3 is 0.00003, and these hexahedral elements E 1 , E 2 , E 3 Are overlapping, the total viscoelastic parameter value is 0.10005, which is approximately 0.1.
Similarly, in the internal variable 2, the total viscoelastic parameter value is 0.20004, which is approximately 0.2. In the internal variable 3, the total viscoelastic parameter value is 0.30003, which is approximately 0.3. That is, the value of the viscoelastic parameter is a total value obtained by weighting and adding the value of the relaxation modulus (viscosity parameter) with the coefficient (elastic parameter) by changing the coefficient (elastic parameter) according to the internal variable. The value of the viscoelastic parameter can be changed.
Here, the elastic parameter and the relaxation elastic modulus are, for example, using a neo-Hookean elastic model, and when expressed in the first term of the Prony series representing viscoelastic characteristics as a coefficient indicating time dependence, C 10 is an elastic parameter of the formula, g represents a relaxation modulus. τ is the relaxation time.
G (t) = C 10 × [1-g (1-e −t / τ )]
図５には、係数の設定の好ましい形態の１つが示されている。図５に示すように、内部変数の値を縦欄に、重複要素の六面体要素Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3の識別子（Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3）を横欄に配置した表の各部分に、内部変数の値および重複要素の各要素に対応する係数を並べてできる行列を仮想したとき、行列の複数の列ベクトルは、お互いに略直交するように係数が設定されている。ここで略直交とは、列ベクトルのベクトルノルムを１としたとき、列ベクトル同士の内積の値がベクトルノルム１に対して０．０５以下であることを意味する。また、列ベクトルの複数の要素の値である係数はいずれも０より大きく、最大値が１となっている。 FIG. 5 shows one preferred form of coefficient setting. As shown in FIG. 5, each value of the table in which the internal variable values are arranged in the column and the identifiers (E 1 , E 2 , E 3 ) of the hexahedral elements E 1 , E 2 , E 3 of the overlapping elements are arranged in the column When a matrix obtained by arranging internal variable values and coefficients corresponding to each element of overlapping elements in a portion is assumed, coefficients are set so that a plurality of column vectors of the matrix are substantially orthogonal to each other. Here, “substantially orthogonal” means that when the vector norm of the column vectors is 1, the value of the inner product of the column vectors is 0.05 or less with respect to the vector norm 1. Also, the coefficients that are the values of the plurality of elements of the column vector are all greater than 0 and the maximum value is 1.
図４，５に示す例では、重複する要素の数は３であるが、本発明では、重複する要素の数は３つに限定されない。重複する要素の数は２つ以上であればよい。この場合、重複する要素の数と内部変数の数は必ずしも同じ数でなくてもよい。係数（弾性パラメータ）は、最大値が必ず１となっている必要もない。少なくとも、係数（弾性パラメータ）と緩和弾性率（粘性パラメータ）の値との積が内部変数に応じて変化すればよい。なお、好ましい形態としては、目標とする粘弾性パラメータの設定が容易にできるように、図５に示すような行列を想定したとき、正規化して、列ベクトルの要素の最大値が１であり、ベクトル要素の最小値が０より大きいことが好ましい。特に、列ベクトルが、略基底ベクトル（ベクトル要素の１つは値が１でありそれ以外は値が０であるベクトル）であることが好ましい。この場合、正規化した値に所定の倍率を乗算して、タイヤモデルＴの要素に与える粘弾性パラメータの値（絶対値）を定めるとよい。なお、ベクトル要素の最小値を０より大きくするのは、シミュレーションにおいて、係数である弾性パラメータの値が０以下であると、計算エラーが発生する可能性が高いからである。 4 and 5, the number of overlapping elements is 3, but in the present invention, the number of overlapping elements is not limited to three. The number of overlapping elements may be two or more. In this case, the number of overlapping elements and the number of internal variables are not necessarily the same. The coefficient (elastic parameter) does not necessarily have to have a maximum value of 1. At least the product of the coefficient (elastic parameter) and the relaxation elastic modulus (viscosity parameter) value may be changed according to the internal variable. In addition, as a preferable form, when a matrix as shown in FIG. 5 is assumed so that the target viscoelastic parameter can be easily set, the maximum value of the elements of the column vector is 1 when normalized. It is preferable that the minimum value of the vector elements is greater than zero. In particular, the column vector is preferably a substantially basis vector (one of the vector elements having a value of 1 and the other having a value of 0). In this case, the value (absolute value) of the viscoelastic parameter given to the element of the tire model T may be determined by multiplying the normalized value by a predetermined magnification. The reason why the minimum value of the vector element is set larger than 0 is that, in the simulation, if the value of the elastic parameter that is a coefficient is 0 or less, there is a high possibility that a calculation error will occur.
図６は、本発明の一実施形態である、タイヤの転がり抵抗のシミュレーション方法のフローを説明する図である。
まず、シミュレーション条件設定モジュール１８において、転がり抵抗を算出するためのシミュレーション条件が設定される（ステップＳ１００）。シミュレーション条件では、内圧充填処理を行なうためのタイヤ内圧、接地処理を行うための接地荷重、転動処理を行うための走行速度等の条件の他、シミュレーションに用いるタイヤモデルや路面モデルの構成、内部変数の数、図４に示したような係数（弾性パラメータ）と緩和弾性率（粘性パラメータ）の値等の条件も含まれる。係数（弾性パラメータ）と緩和弾性率（粘性パラメータ）の値は、内部変数に応じて定められる。設定されたシミュレーション条件はメモリ１４に記録される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a flow of a method for simulating tire rolling resistance, which is an embodiment of the present invention.
First, the simulation condition setting module 18 sets simulation conditions for calculating the rolling resistance (step S100). In the simulation conditions, in addition to the conditions such as the tire internal pressure for performing the internal pressure filling process, the ground load for performing the grounding process, the traveling speed for performing the rolling process, the configuration of the tire model and road surface model used for the simulation, the internal Conditions such as the number of variables, values of the coefficient (elastic parameter) and the relaxation modulus (viscosity parameter) as shown in FIG. 4 are also included. The values of the coefficient (elastic parameter) and the relaxation modulus (viscosity parameter) are determined according to internal variables. The set simulation conditions are recorded in the memory 14.
次に、シミュレーション条件がメモリ１４から読み出されて、図示されない軸対称のタイヤモデルと路面モデルＧが生成される（ステップＳ１１０）。路面モデルＧは剛体平面モデルである。路面モデルＧは、弾性特性を持つ路面モデルであってもよい。軸対称のタイヤモデルは、内圧充填処理に用いるモデルである。 Next, simulation conditions are read from the memory 14, and an axisymmetric tire model and road surface model G (not shown) are generated (step S110). The road surface model G is a rigid plane model. The road surface model G may be a road surface model having elastic characteristics. The axisymmetric tire model is a model used for the internal pressure filling process.
次に、シミュレーション演算モジュール２２において、内部変数１が設定され、内圧充填処理および接地処理が施される（ステップＳ１２０）。すなわち、作成された軸対称のタイヤモデルに内部変数１として設定された弾性パラメータの値が付与され、内圧充填処理が施される。この内部充填処理によって変形した軸対称のタイヤモデルを再現するように３次元のタイヤモデルＴが作成される。このタイヤモデルＴに対して接地処理が施される。なお、タイヤモデルＴは、シミュレーション条件を用いて作成され、後述するように、内部変数に応じて粘弾性パラメータの値を変化させる部分には、図３（ｂ）に示すような重複要素が設けられる。 Next, in the simulation calculation module 22, the internal variable 1 is set, and the internal pressure filling process and the grounding process are performed (step S120). That is, the value of the elastic parameter set as the internal variable 1 is given to the created axisymmetric tire model, and the internal pressure filling process is performed. A three-dimensional tire model T is created so as to reproduce the axisymmetric tire model deformed by the internal filling process. The tire model T is subjected to a grounding process. The tire model T is created using simulation conditions, and as will be described later, an overlapping element as shown in FIG. 3B is provided in a portion where the value of the viscoelastic parameter is changed according to an internal variable. It is done.
内圧充填処理は、タイヤをリム組して内圧を充填する工程を再現したもので、軸対称のタイヤモデルの内周面に、タイヤ内圧に相当する圧力を負荷する処理をいう。具体的には、タイヤモデルのファイルがメモリ１４から呼び出され、このファイル内のデータから、内圧充填処理のために表した行列の各要素の数値が作成され、上記所定の圧力を外力として付与して節点の変位、歪み等を算出することによって、内圧充填処理後のタイヤモデルのデータを算出する。算出されたタイヤモデルのデータは、メモリ１４に記憶される。 The internal pressure filling process is a process that reproduces the process of filling the tire with the rim and filling the internal pressure. The internal pressure filling process is a process in which a pressure corresponding to the tire internal pressure is applied to the inner peripheral surface of the axisymmetric tire model. Specifically, a tire model file is called from the memory 14, and from the data in this file, the numerical value of each element of the matrix expressed for the internal pressure filling process is created, and the predetermined pressure is applied as an external force. By calculating the displacement, distortion, etc. of the nodes, the tire model data after the internal pressure filling process is calculated. The calculated tire model data is stored in the memory 14.
接地処理は、生成された路面モデルＧに対して内圧充填処理の施されたタイヤモデルを再現したタイヤモデルＴを接地させる処理である。具体的には、タイヤモデルＴと路面モデルＧとの間の距離を徐々に狭くして、タイヤモデルＴが路面モデルＧに接地した状態を計算し、路面モデルＧがタイヤモデルＴに作用する反力（路面モデルＧの面に対して垂直方向の力）を計算する。この反力が目標とする値（接地荷重）になるまでタイヤモデルＴと路面モデルＧとの間の距離を狭くして行き、反力が目標とする値になるまで繰り返す。
このような接地処理では、内圧充填処理を施したタイヤモデルＴのデータをメモリ１４から呼び出して、このデータから接地処理のために表した行列を用いて接地処理の演算が行われる。演算されて得られた接地処理後のタイヤモデルＴのデータはメモリ１４に記憶される。
The grounding process is a process of grounding a tire model T that reproduces a tire model that has been subjected to the internal pressure filling process on the generated road surface model G. Specifically, the distance between the tire model T and the road surface model G is gradually reduced to calculate a state in which the tire model T is in contact with the road surface model G, and the road surface model G acts on the tire model T. Force (force perpendicular to the surface of the road surface model G) is calculated. The distance between the tire model T and the road surface model G is decreased until the reaction force reaches a target value (contact load), and the process is repeated until the reaction force reaches a target value.
In such a grounding process, the tire model T data subjected to the internal pressure filling process is called from the memory 14, and the grounding process is calculated from the data using a matrix expressed for the grounding process. The data of the tire model T after the contact processing obtained by the calculation is stored in the memory 14.
次に、３次元のタイヤモデルＴに転動処理が施され回転トルクが概略０となる状態が再現される（ステップＳ１３０）。
転動処理は、路面モデルＧに対して、設定された走行速度でタイヤモデルＴが走行するようにする処理である。この処理は、所定の時間ステップごとに解析時間を刻みながら、逐次計算することによって行われる。転動処理は、具体的には、タイヤモデルＴに並進運動とタイヤ回転軸周りの回転運動とを別々に与えて、回転トルクが略０の状態を再現する。並進運動については、設定された走行速度でタイヤモデルＴが平行移動するように、タイヤモデルの各節点に、時間ステップの時間刻み幅に対応した平行移動の変位を付与する。一方、回転運動については、タイヤ回転軸の回りに所定の角速度の値を付与する。なお、タイヤモデルＴは接地荷重によって変形しているので、走行速度をタイヤモデルＴの半径で割った値を角速度としても、回転トルクが略０とはならず、タイヤモデルは自由転動状態となっていない。このため、自由転動状態（回転トルク略０の状態）を探索するために、タイヤモデルＴに付与する角速度が一定の時間ごとに変更されるように、角速度が調整される（ステップＳ１３０）。なお、定常の転動状態をタイヤモデルで再現するには、タイヤ回転軸に作用する力や回転トルクが略一定となる安定状態になるまで時間を要する。このため、転動状態が安定状態になるまでの解析時間を確保しつつ角速度の変更を実行する。
タイヤ回転軸に作用する回転トルクは、図示されないリムモデルの回転軸回りのトルクの値を算出することで得られる。
Next, a rolling process is performed on the three-dimensional tire model T to reproduce a state in which the rotational torque is substantially zero (step S130).
The rolling process is a process for causing the tire model T to travel at a set traveling speed with respect to the road surface model G. This process is performed by calculating sequentially while ticking the analysis time for each predetermined time step. Specifically, in the rolling process, a translational motion and a rotational motion around the tire rotation axis are separately given to the tire model T to reproduce a state where the rotational torque is substantially zero. For translational movement, a translational displacement corresponding to the time step size of the time step is applied to each node of the tire model so that the tire model T translates at the set traveling speed. On the other hand, for the rotational motion, a predetermined angular velocity value is applied around the tire rotation axis. Since the tire model T is deformed by the ground contact load, even if the angular speed is obtained by dividing the traveling speed by the radius of the tire model T, the rotational torque does not become substantially zero, and the tire model is in a free rolling state. is not. For this reason, in order to search for a free rolling state (a state in which the rotational torque is substantially 0), the angular velocity is adjusted so that the angular velocity applied to the tire model T is changed at regular intervals (step S130). In order to reproduce the steady rolling state with the tire model, it takes time until the force acting on the tire rotation shaft and the rotational torque become substantially constant. For this reason, the angular velocity is changed while securing the analysis time until the rolling state becomes stable.
The rotational torque acting on the tire rotation axis can be obtained by calculating the torque value around the rotation axis of a rim model (not shown).
次に、回転トルクが略０となる角速度におけるタイヤモデルＴの回転軸に作用する前後軸力が転がり抵抗として算出される（ステップＳ１４０）。タイヤモデルＴのうち、リムと接触すると想定される部分の要素と回転軸との間に剛体要素を結合し、この剛体要素に作用する前後軸力を摩擦力として算出する。あるいは、タイヤモデルＴと路面モデルＧとの間に図示されないリムモデルが設けられていれば、図示されないリムモデルにおけるタイヤ回転軸に作用する前後軸力を転がり抵抗として算出する。
以上により、内部変数１における転がり抵抗の値が算出される。なお、上記設定された解析時間内に確実に回転トルクが略０となるように調整する角速度が定められている。勿論、一定の解析時間内で、回転トルクが略０となり、内部変数１における転動処理は自動的に終了し、転がり抵抗が算出されると、下記ステップＳ１５０に移る。
Next, the longitudinal axial force acting on the rotational axis of the tire model T at an angular velocity at which the rotational torque is substantially zero is calculated as the rolling resistance (step S140). In the tire model T, a rigid body element is coupled between an element of a portion assumed to be in contact with the rim and the rotation shaft, and a longitudinal axial force acting on the rigid element is calculated as a frictional force. Alternatively, if a rim model (not shown) is provided between the tire model T and the road surface model G, the longitudinal axial force acting on the tire rotation axis in the rim model (not shown) is calculated as the rolling resistance.
As described above, the value of the rolling resistance in the internal variable 1 is calculated. Note that an angular velocity for adjusting the rotational torque to be substantially zero within the set analysis time is determined. Of course, within a certain analysis time, the rotational torque becomes substantially zero, the rolling process in the internal variable 1 is automatically terminated, and when the rolling resistance is calculated, the process proceeds to the following step S150.
次に、設定された全ての内部変数について、転動処理が実施されたか否かが判別される（ステップＳ１５０）。内部変数が１の場合、判別結果は否定される。 Next, it is determined whether or not the rolling process has been performed for all the set internal variables (step S150). When the internal variable is 1, the determination result is negated.
ステップＳ１５０において、判別結果が否定された場合、内部変数が変更され（内部変数がｋの場合から（ｋ＋１）とされ）（ステップＳ１６０）、ステップＳ１３０に戻って、新たな内部変数における転動処理がタイヤモデルＴに施される。
具体的には、内部変数１では、図４に示すような係数（弾性パラメータ）と緩和弾性率（粘性パラメータ）の値が定められ、合計した粘弾性パラメータの値は、０．１０００５とされる。しかし、内部変数２では、合計した粘弾性パラメータの値は０．１０００５から０．２０００４に変更される。同様に、内部変数３では、合計した粘弾性パラメータの値は０．２０００４から０．３０００３に変更される。
If the determination result is negative in step S150, the internal variable is changed (from the case where the internal variable is k to (k + 1)) (step S160), and the process returns to step S130 to roll the new internal variable. Is applied to the tire model T.
Specifically, in the internal variable 1, a coefficient (elastic parameter) and a relaxation elastic modulus (viscosity parameter) values as shown in FIG. 4 are determined, and the total viscoelastic parameter value is 0.10005. . However, for the internal variable 2, the total viscoelastic parameter value is changed from 0.10005 to 0.20004. Similarly, in the internal variable 3, the value of the total viscoelastic parameter is changed from 0.20004 to 0.30003.
図７には、内部変数１，２における転動処理の内容が示されている。内部変数１，２のいずれにおいても、一定時間間隔ごとに角速度が徐々に大きくなり、回転トルクが略０となる角速度が探索される。この場合、解析時間にｔ1が設定されており、この解析時間ｔ1内で確実に回転トルクが略０となるように、角速度が多数設定されている。図中Ｘ1の位置で回転トルクが略０となったとき、ステップＳ１４０の実行後、解析時間はｔ1の経過を待たずに、ステップＳ１５０の判別に直ちに進む。 FIG. 7 shows the contents of the rolling process for the internal variables 1 and 2. In any of the internal variables 1 and 2, an angular velocity at which the angular velocity gradually increases and the rotational torque becomes substantially zero is searched for every certain time interval. In this case, t 1 is set as the analysis time, and a large number of angular velocities are set so that the rotational torque is substantially zero within the analysis time t 1 . When the rotational torque at the position of the drawing X 1 becomes substantially 0, after execution of step S140, the analysis time without waiting for the lapse of t 1, the process immediately proceeds to the determination in the step S150.
次に、ステップＳ１５０の判別結果が肯定された場合、メモリ１４から読み出された各内部変数の値毎の転がり抵抗の値がディスプレイ２８や図示されないプリンタに出力される（ステップＳ１７０）。 Next, when the determination result in step S150 is affirmed, the rolling resistance value for each internal variable value read from the memory 14 is output to the display 28 or a printer (not shown) (step S170).
このように、シミュレーション条件の整合性のチェックやモデルの作成やモデルを表す行列の作成などの処理を前処理とし、内圧充填処理および接地処理を前計算とし、本計算を転動処理とし、後計算を転がり抵抗の算出とした場合、従来の方法では、粘弾性パラメータの値を内部変数１〜３に応じて変更したタイヤモデルを作成するたびに、前処理、前計算、本計算および後処理を１サイクルとして、３サイクル行なう。このときの３サイクルに要する時間は、汎用有限要素解析ソフトウェアであるAbaqus/Standard（Simulia社製製品名）を用いた場合、節点数３１０００、要素数３００００の３次元タイヤモデルＴでは６時間を要する。一方、本発明の方法に従って、内部変数１において、前処理、前計算、本計算および後処理を行った後、転動状態のタイヤモデルＴに対して内部変数を変更して転動処理を続行したときに要する時間は、略４．５時間であり、計算時間は２５％低減する。しかも、得られる結果は同じである。
本実施形態では、転動処理の計算を、内部変数を変更する計算に適用したが、本発明では、内圧充填処理、接地処理および転動処理の少なくとも１つを、内部変数を変更する計算に適用することができる。
In this way, processes such as checking the consistency of simulation conditions, creating models and creating matrices that represent models are pre-processing, internal pressure filling processing and grounding processing are pre-calculations, this calculation is rolling processing, and later When the calculation is a rolling resistance calculation, in the conventional method, every time a tire model in which the value of the viscoelastic parameter is changed according to the internal variables 1 to 3 is created, pre-processing, pre-calculation, main calculation, and post-processing are performed. 3 cycles, where 1 is one cycle. The time required for the three cycles in this case is 6 hours for the 3D tire model T with 31000 nodes and 30000 elements when Abaqus / Standard (Simulia product name), which is general-purpose finite element analysis software, is used. . On the other hand, according to the method of the present invention, after pre-processing, pre-calculation, main calculation and post-processing are performed on internal variable 1, the internal variable is changed for tire model T in a rolling state and the rolling process is continued. The time required for this is approximately 4.5 hours, and the calculation time is reduced by 25%. Moreover, the results obtained are the same.
In this embodiment, the calculation of the rolling process is applied to the calculation for changing the internal variable. However, in the present invention, at least one of the internal pressure filling process, the grounding process, and the rolling process is used for the calculation for changing the internal variable. Can be applied.
このように、本発明のシミュレーション方法を実施することにより、従来に比べて計算時間を大幅に短縮することができる。 As described above, by executing the simulation method of the present invention, the calculation time can be greatly reduced as compared with the conventional method.
以上、本発明の構造体のシミュレーション方法および装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 The structure simulation method and apparatus of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
１０ シミュレーション装置
１２ ＣＰＵ
１４ メモリ
１６ 入出力ユニット
１８ 条件設定モジュール
２０ モデル生成モジュール
２２ シミュレーション演算モジュール
２４ 転がり抵抗算出モジュール
２６ 入力操作系
２８ ディスプレイ
10 Simulation device 12 CPU
14 Memory 16 Input / Output Unit 18 Condition Setting Module 20 Model Generation Module 22 Simulation Operation Module 24 Rolling Resistance Calculation Module 26 Input Operation System 28 Display
Claims (5)
前記コンピュータが、複数の要素で構成される構造体モデルを作成するとともに、この構造体モデル中の材料パラメータの値を変更させる部分に、複数の重複要素を設けるステップと、
前記コンピュータが、設定された前記複数の重複要素のそれぞれに異なる材料パラメータの値を定めるとともに、前記重複要素の前記材料パラメータの値に重み付けを行う係数が、前記内部変数に応じて変わることにより、前記材料パラメータの値が重み付け加算された材料パラメータの合計値が変化するように、前記係数を設定するステップと、
前記コンピュータが、前記構造体モデルに、前記係数および前記材料パラメータの値を与えて、内部変数を変えながらシミュレーションを繰り返すステップと、を有し、
前記構造体モデルには、粘性特性を定める粘性パラメータの値と弾性特性を定める弾性パラメータの値とを乗算した値が、粘弾性特性を定めるパラメータの値として付与され、
前記材料パラメータの値は、前記粘弾性特性のうち粘性パラメータの値であり、前記係数は前記粘弾性特性のうち弾性パラメータの値であることを特徴とする構造体のシミュレーション方法。 A method of simulating a structure by changing the value of a material parameter according to a change of an internal variable used for simulation using a computer ,
The computer creating a structure model composed of a plurality of elements, and providing a plurality of overlapping elements in a portion where the value of the material parameter in the structure model is changed;
The computer defines different material parameter values for each of the plurality of set overlapping elements, and a coefficient for weighting the material parameter values of the overlapping elements changes according to the internal variable, Setting the coefficient so that the total value of the material parameters obtained by weighted addition of the material parameter values changes;
The computer, in the structure model, giving a value of the coefficient and the material parameters, have a, repeating steps a simulation while changing the internal variable,
In the structure model, a value obtained by multiplying the value of the viscosity parameter for determining the viscosity characteristic and the value of the elastic parameter for determining the elastic characteristic is given as the value of the parameter for determining the viscoelastic characteristic,
The material parameter value is a viscosity parameter value among the viscoelastic properties, and the coefficient is an elastic parameter value among the viscoelastic properties .
複数の要素で構成される構造体モデルを作成するとともに、この構造体モデル中の材料パラメータの値を変更させる部分に、複数の重複要素を設定するように構成されている手段と、
設定された前記複数の重複要素のそれぞれに異なる材料パラメータの値を定めるとともに、前記重複要素の前記第１の材料パラメータの値に重み付けを行う係数が、前記内部変数に応じて変わることにより、前記重複要素全体で表される材料パラメータの値が変更するように、前記係数を設定するように構成されている手段と、
前記構造体モデルに、前記係数および前記第１の材料パラメータの値を与えて、内部変数を変化させながらシミュレーションを繰り返すように構成されている手段と、を有し、
前記構造体モデルには、粘性特性を定める粘性パラメータの値と弾性特性を定める弾性パラメータの値とを乗算した値が、粘弾性特性を定めるパラメータの値として付与され、
前記材料パラメータの値は、前記粘弾性特性のうち粘性パラメータの値であり、前記係数は前記粘弾性特性のうち弾性パラメータの値であることを特徴とする構造体のシミュレーション装置。 A device for simulating a structure by changing the value of a material parameter according to the change of an internal variable used for simulation,
A means configured to create a structure model composed of a plurality of elements, and to set a plurality of overlapping elements in a portion where the value of the material parameter in the structure model is changed;
By defining a different material parameter value for each of the plurality of set overlapping elements, and a coefficient for weighting the value of the first material parameter of the overlapping element changes according to the internal variable, Means configured to set the coefficient such that the value of the material parameter represented by the entire overlapping element changes;
Means for giving the structure model a value of the coefficient and the first material parameter, and repeating the simulation while changing an internal variable,
In the structure model, a value obtained by multiplying the value of the viscosity parameter for determining the viscosity characteristic and the value of the elastic parameter for determining the elastic characteristic is given as the value of the parameter for determining the viscoelastic characteristic,
The structure parameter simulation apparatus is characterized in that the material parameter value is a viscosity parameter value of the viscoelastic property, and the coefficient is an elastic parameter value of the viscoelastic property .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008196626A JP5239593B2 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Structure simulation method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008196626A JP5239593B2 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Structure simulation method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010030519A JP2010030519A (en) | 2010-02-12 |
| JP5239593B2 true JP5239593B2 (en) | 2013-07-17 |
Family
ID=41735541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008196626A Expired - Fee Related JP5239593B2 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Structure simulation method and apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5239593B2 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003118328A (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Method for predicting rolling resistance of tire |
| JP4469172B2 (en) * | 2003-12-26 | 2010-05-26 | 住友ゴム工業株式会社 | Tire simulation method |
| JP2005306174A (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Tire performance predicting method |
| JP4608306B2 (en) * | 2004-12-21 | 2011-01-12 | 住友ゴム工業株式会社 | Tire simulation method |
| JP4931430B2 (en) * | 2006-02-10 | 2012-05-16 | 株式会社ブリヂストン | Tire temperature distribution prediction method and tire temperature distribution prediction calculation program |
| JP5128853B2 (en) * | 2006-11-08 | 2013-01-23 | 株式会社ブリヂストン | Pneumatic tire design method |
-
2008
- 2008-07-30 JP JP2008196626A patent/JP5239593B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010030519A (en) | 2010-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0949496B1 (en) | Method for determining the road handling of a tyre of a wheel for a vehicle | |
| JP4499920B2 (en) | Generation of nonlinear model and generation of driving signal for simulation test using it | |
| JP4469172B2 (en) | Tire simulation method | |
| JP2013024711A (en) | Method for creating equilibrium model of filler loading polymer | |
| JP2009078618A (en) | Production method of tire model, and simulation method of tire | |
| JP6604555B2 (en) | Viscoelastic material simulation method, structure simulation method, viscoelastic material simulation apparatus, and program | |
| JP2014219895A (en) | Tire model creation method, tire cross-sectional shape determination method, tire model creation device, tire cross-sectional shape determination device, and program | |
| JP2009280002A (en) | Method, device and program for preparing tire model | |
| JP5018369B2 (en) | Tire simulation method and simulation apparatus | |
| JP5239593B2 (en) | Structure simulation method and apparatus | |
| JP4961955B2 (en) | Structure simulation method | |
| JP2003294586A (en) | Simulation method for tire | |
| JP4318971B2 (en) | Tire performance simulation method and tire design method | |
| JP5304093B2 (en) | Method and apparatus for simulating tire rolling resistance | |
| JP2004345497A (en) | Simulation method of tire performance and tire designing method | |
| JP5320806B2 (en) | Rotating body simulation method | |
| JP6658108B2 (en) | Tire vibration performance evaluation method | |
| JP6086793B2 (en) | Tire wear simulation method and tire wear simulation program | |
| WO2015151189A1 (en) | Shaft vibration analysis model creation method and shaft vibration analysis device | |
| JP2017162331A (en) | Method and computer program for analyzing composite material | |
| JP2006072893A (en) | Tire model generation method, and simulation method using the tire model | |
| CN104508667A (en) | Method for simulating a set of elements, and associated computer program | |
| JP7074579B2 (en) | Tire performance simulation method and equipment | |
| JP2017138192A (en) | Vibration performance evaluation method for tire and simulation device for tire | |
| JP2010033427A (en) | Simulation method and simulation device of viscoelastic object |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110705 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130305 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130318 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |