JP5316155B2 - Method for creating twisted structure model and computer program for creating twisted structure model - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a labor and trouble for making an analytic model of reinforcing cord. <P>SOLUTION: This method for making the analytic model a twist structure includes for making a straight line analysis model in which wires constituting reinforcing layers (step S101), respectively, have straight line shapes and which can be analyzed with a computer; for setting a boundary condition for analyzing twisting (step S102); for executing a twisting analysis for the straight line analysis model in the set boundary condition to make twist models which are made for the reinforcing layers, respectively (step S103); for combining the twist models made with respect to the reinforcing layers (step S106); and for setting restraint conditions between the twist models or the like (step S108). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、タイヤの補強材である補強コードのような撚り構造体をコンピュータで解析可能なモデル化することに関する。   The present invention relates to modeling a twisted structure such as a reinforcing cord, which is a reinforcing material for a tire, that can be analyzed by a computer.

従来のタイヤは、試作と試験との繰り返しによって開発されていたので、開発効率が悪いという問題点があった。この問題点を解決するために、近年ではコンピュータを用いた数値解析によって、試作品を製造しなくともタイヤの物理的性質、すなわちタイヤの性能を予測することができる手法が提案され、実用化されている。コンピュータを用いた数値解析によってタイヤの性能を予測する場合、タイヤをコンピュータで解析可能な解析モデル化する必要がある。タイヤは、ゴムをカーカスやベルトといった補強コードによって補強した構造体である。   Conventional tires have been developed through repeated trials and tests, which has the problem of poor development efficiency. In order to solve this problem, a method that can predict the physical properties of a tire, that is, the performance of the tire without producing a prototype by numerical analysis using a computer has been proposed and put into practical use in recent years. ing. When the performance of a tire is predicted by numerical analysis using a computer, it is necessary to make an analysis model that can be analyzed by the computer. The tire is a structure in which rubber is reinforced by a reinforcing cord such as a carcass or a belt.

補強コードは複雑の芯線が撚られて束ねられることにより構成されるため、補強コードを忠実に解析モデル化すると、解析モデルの情報量が増大する。その結果、解析モデルの作成が困難となり、また、コンピュータの計算負荷が増加する。しかしながら、補強コードの構造を検討する場合、補強コードをできる限り忠実に解析モデル化したいという要請がある。補強コードの解析モデル化については、例えば、特許文献1に、タイヤコードの二次元モデルを作成し、作成された二次元モデルをタイヤコードの長手方向に展開して三次元形状を作成するタイヤコードの解析モデル作成方法が開示されている。   Since the reinforcing cord is configured by twisting and bundling complex core wires, if the reinforcing cord is faithfully modeled as an analysis model, the amount of information in the analysis model increases. As a result, it becomes difficult to create an analysis model, and the computational load of the computer increases. However, when examining the structure of the reinforcement cord, there is a demand for modeling the reinforcement cord as faithfully as possible. Regarding the analytical modeling of the reinforcement cord, for example, in Patent Document 1, a two-dimensional model of a tire cord is created, and the created two-dimensional model is developed in the longitudinal direction of the tire cord to create a three-dimensional shape. An analysis model creation method is disclosed.

特開2008−230375号公報 [0028]、[0045]、図5、図7JP, 2008-230375, A [0028], [0045], FIG. 5, FIG.

特許文献1に開示された技術は、二次元モデルをタイヤコードの長手方向に展開する場合に、タイヤコードの長手方向を軸として二次元モデルを回転させつつ、所定距離ずつタイヤコードの長手方向に押し出すことで三次元モデルを作成する。このため、補強コードの解析モデルを作成するには手間を要する。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、補強コードのような撚り構造体の解析モデルを作成する手間を軽減することを目的とする。   In the technique disclosed in Patent Document 1, when the two-dimensional model is developed in the longitudinal direction of the tire cord, the two-dimensional model is rotated around the longitudinal direction of the tire cord while rotating the two-dimensional model in the longitudinal direction of the tire cord. Create a 3D model by extruding. For this reason, it takes time to create an analysis model of a reinforcing cord. This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at reducing the effort which creates the analytical model of a twist structure like a reinforcement cord.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撚り構造体モデルの作成方法は、母材と素線とを組み合わせた補強層が複数組み合わされるとともに、構造物に埋め込まれて、前記構造物を補強する撚り構造体について、コンピュータで解析可能な前記撚り構造体のモデルを作成するにあたり、それぞれの前記補強層を構成する前記素線を直線形状とした、コンピュータで解析可能な直線解析モデルを作成する手順と、それぞれの前記直線解析モデルの両端に、それぞれの前記直線解析モデルの中心軸の周りで前記直線解析モデルを捻るための境界条件を設定する手順と、設定された前記境界条件に基づき、それぞれの前記直線解析モデルをそれぞれの前記中心軸の周りに捻る捻り解析を実行することによって、それぞれの前記直線解析モデルに対応する撚りモデルを作成する手順と、それぞれの前記撚りモデルを組み合わせる手順と、それぞれの前記撚りモデル間における拘束条件、及びそれぞれの前記撚りモデルの素線と母材との拘束条件を設定して、撚り構造体モデルを作成する手順と、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method for creating a twisted structure model according to the present invention includes a combination of a plurality of reinforcing layers that combine a base material and a strand, and is embedded in a structure. When creating a model of the twisted structure that can be analyzed by a computer with respect to a twisted structure that reinforces the structure, the strands constituting each of the reinforcing layers are linearly shaped and can be analyzed by a computer. A procedure for creating a linear analysis model, a procedure for setting boundary conditions for twisting the linear analysis model around the central axis of each linear analysis model at both ends of each linear analysis model, and Based on the boundary conditions, each of the straight line analysis models is twisted about the central axis to perform a twist analysis. A procedure for creating a twist model corresponding to a wire analysis model, a procedure for combining the twist models, a constraint condition between the twist models, and a constraint condition between the strands and the base material of each twist model And creating a twisted structure model.

本発明の好ましい態様としては、前記撚り構造体モデルの作成方法において、前記撚りモデルのうち少なくとも一つは、前記母材の解析モデルが一部に存在することが望ましい。   As a preferred aspect of the present invention, in the method for creating a twisted structure model, it is desirable that at least one of the twisted models includes a part of the analysis model of the base material.

本発明の好ましい態様としては、前記撚り構造体モデルの作成方法において、前記撚り構造体モデルの両端部のうち少なくとも一方を、前記母材の解析モデルとすることが望ましい。   As a preferred aspect of the present invention, in the method for creating a twisted structure model, it is desirable that at least one of both end portions of the twisted structure model be an analysis model of the base material.

本発明の好ましい態様としては、前記撚り構造体モデルの作成方法において、前記撚り構造体モデルを構成する素線の解析モデルの端面と隣接している前記母材の解析モデルとの間には、剥離又は接触を設定することが望ましい。   As a preferred aspect of the present invention, in the creation method of the twisted structure model, between the analysis model of the base material adjacent to the end surface of the analysis model of the strands constituting the twisted structure model, It is desirable to set peel or contact.

本発明の好ましい態様としては、前記撚り構造体モデルの作成方法において、前記撚り構造体モデルの形状を、前記構造物の解析モデルに埋め込まれる状態に合わせて変更することが望ましい。   As a preferred aspect of the present invention, in the method for creating a twisted structure model, it is desirable to change the shape of the twisted structure model in accordance with the state embedded in the analysis model of the structure.

本発明の好ましい態様としては、前記撚り構造体モデルの作成方法において、前記母材はゴムであることが望ましい。   As a preferable aspect of the present invention, in the method for creating the twisted structure model, it is desirable that the base material is rubber.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撚り構造体モデルの作成用コンピュータプログラムは、前記撚り構造体モデルの作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a computer program for creating a twisted structure model according to the present invention causes a computer to execute the method for creating a twisted structure model.

本発明は、補強コードのような撚り構造体の解析モデルを作成する手間を軽減できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can reduce the trouble of creating an analytical model of a twisted structure such as a reinforcing cord.

図1は、タイヤの回転軸を通る子午断面を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a meridional section passing through a rotation axis of a tire. 図2は、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成装置の構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a twisted structure model creation device according to the present embodiment. 図3−1は、タイヤの補強コードと母材であるゴムとを示す断面図である。FIG. 3-1 is a cross-sectional view showing a tire reinforcing cord and rubber as a base material. 図3−2は、タイヤの補強コードと母材であるゴムとを、コンピュータで解析可能なモデルとした例を示す断面図である。FIG. 3-2 is a cross-sectional view illustrating an example in which a tire reinforcement cord and a base rubber material are modeled by a computer. 図4は、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of a method for creating a twisted structure model according to the present embodiment. 図5は、補強コードの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the reinforcing cord. 図6−1は、直線解析モデルを示す斜視図である。FIG. 6A is a perspective view of the linear analysis model. 図6−2は、直線解析モデルを示す斜視図である。FIG. 6B is a perspective view of the linear analysis model. 図7−1は、直線解析モデルを示す断面図である。FIG. 7-1 is a cross-sectional view showing a linear analysis model. 図7−2は、直線解析モデルを示す断面図である。FIG. 7-2 is a cross-sectional view showing a linear analysis model. 図8は、直線解析モデルを構成する素線の解析モデルの斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of the analysis model of the strands constituting the linear analysis model. 図9は、捻り解析のための境界条件を設定する手法の一例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for setting boundary conditions for twist analysis. 図10は、捻り解析のための境界条件を設定する手法の他の例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating another example of a method for setting boundary conditions for twist analysis. 図11−1は、撚りモデルの斜視図である。FIG. 11A is a perspective view of a twist model. 図11−2は、撚りモデルの斜視図である。FIG. 11-2 is a perspective view of a twist model. 図12−1は、撚りモデルを構成する素線の解析モデルを示す斜視図である。FIG. 12A is a perspective view illustrating an analysis model of a strand constituting the twist model. 図12−2は、撚りモデルを構成する素線の解析モデルを示す斜視図である。FIG. 12-2 is a perspective view illustrating an analysis model of the strands constituting the twist model. 図13−1は、第1撚りモデルを示す断面図である。FIG. 13A is a cross-sectional view illustrating a first twist model. 図13−2は、第2撚りモデルを示す断面図である。FIG. 13-2 is a cross-sectional view illustrating a second twist model. 図13−3は、撚り構造体モデルを示す断面図である。FIG. 13C is a cross-sectional view of the twisted structure model. 図14−1は、母材が一部に存在する補強層を解析モデル化した例の断面図である。FIG. 14A is a cross-sectional view of an example in which a reinforcing layer partially including a base material is modeled as an analysis. 図14−2は、母材が一部に存在する補強層を有する補強コードを解析モデル化した例の断面図である。FIG. 14-2 is a cross-sectional view of an example in which a reinforcing cord having a reinforcing layer partially including a base material is converted into an analysis model. 図15−1は、両端部に素線モデルが存在する撚り構造体モデルの説明図である。FIG. 15A is an explanatory diagram of a twisted structure model in which a wire model exists at both ends. 図15−2は、一方の端部は母材モデルのみで構成される撚り構造体モデルの説明図である。FIG. 15-2 is an explanatory diagram of a twisted structure model in which one end portion is constituted only by a base material model. 図16−1は、タイヤモデルに撚り構造体モデルを埋め込んだ状態を示す模式図である。FIG. 16A is a schematic diagram illustrating a state in which a twist structure model is embedded in a tire model. 図16−2は、タイヤモデルに埋め込む前の撚り構造体モデルを示す模式図である。FIG. 16-2 is a schematic diagram illustrating a twisted structure model before being embedded in a tire model.

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の内容によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。本発明の適用対象は、補強コードを有するタイヤであれば適用でき、空気入りタイヤに限られるものではない。以下においては、説明の便宜上、特に断りのない限り空気入りタイヤをタイヤという。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the following contents. The following constituent elements include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. The application target of the present invention is applicable to any tire having a reinforcing cord, and is not limited to a pneumatic tire. In the following, for convenience of explanation, a pneumatic tire is referred to as a tire unless otherwise specified.

図1は、タイヤの回転軸を通る子午断面を示す断面図である。図1に示すように、タイヤ1の子午断面には、カーカス2、ベルト3、ベルトカバー4、ビードコア5が現れている。タイヤ1は、母材であるゴムを、強化材であるカーカス2、ベルト3、あるいはベルトカバー4等の補強コードによって補強した複合材料の構造体である。ここで、カーカス2、ベルト3、ベルトカバー4等の、金属繊維や有機繊維等のコード材料で構成される補強コードの層を、コード層という。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a meridional section passing through a rotation axis of a tire. As shown in FIG. 1, a carcass 2, a belt 3, a belt cover 4, and a bead core 5 appear on the meridional section of the tire 1. The tire 1 is a composite material structure in which rubber as a base material is reinforced by a reinforcing cord such as a carcass 2, a belt 3, or a belt cover 4 as a reinforcing material. Here, a layer of a reinforcing cord made of a cord material such as a metal fiber or an organic fiber, such as the carcass 2, the belt 3, and the belt cover 4, is referred to as a cord layer.

カーカス2は、タイヤ1に空気を充填した際に圧力容器としての役目を果たす強度メンバーであり、その内圧によって荷重を支え、走行中の動的荷重に耐えるようになっている。ベルト3は、キャップトレッドとカーカス2との間に配置されたゴム引きコードを束ねた補強コードの層である。なお、バイアスタイヤの場合にはブレーカと呼ぶ。ラジアルタイヤにおいて、ベルト3は形状保持及び強度メンバーとして重要な役割を担っている。   The carcass 2 is a strength member that serves as a pressure vessel when the tire 1 is filled with air. The carcass 2 supports a load by its internal pressure and withstands a dynamic load during traveling. The belt 3 is a layer of reinforcing cords in which rubberized cords arranged between the cap tread and the carcass 2 are bundled. In the case of a bias tire, it is called a breaker. In the radial tire, the belt 3 plays an important role as a shape retention and strength member.

ベルト3の接地面G側には、ベルトカバー4が配置されている。ベルトカバー4は、例えば有機繊維材料を層状に配置したものであり、ベルト3の保護層としての役割や、ベルト3の補強層としての役割を持つ。ビードコア5は、内圧によってカーカス2に発生するコード張力を支えているスチールワイヤの束である。ビードコア5は、カーカス2、ベルト3、ベルトカバー4及びトレッドとともに、タイヤ1の強度部材となる。キャップトレッド6の接地面G側には、溝7が形成される。これによって、雨天走行時の排水性を向上させる。また、タイヤ1の側部はサイドウォール8と呼ばれており、ビードコア5とキャップトレッド6との間を接続する。また、キャップトレッド6とサイドウォール8との間はショルダー部Shである。次に、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法を実行する装置について説明する。   A belt cover 4 is disposed on the ground surface G side of the belt 3. The belt cover 4 is formed by arranging, for example, organic fiber materials in layers, and has a role as a protective layer for the belt 3 and a role as a reinforcing layer for the belt 3. The bead core 5 is a bundle of steel wires that supports the cord tension generated in the carcass 2 by internal pressure. The bead core 5 becomes a strength member of the tire 1 together with the carcass 2, the belt 3, the belt cover 4, and the tread. A groove 7 is formed on the ground surface G side of the cap tread 6. This improves drainage during rainy weather. The side portion of the tire 1 is called a sidewall 8 and connects between the bead core 5 and the cap tread 6. Further, a shoulder portion Sh is provided between the cap tread 6 and the sidewall 8. Next, the apparatus which performs the preparation method of the twist structure model which concerns on this embodiment is demonstrated.

図2は、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成装置の構成を示す説明図である。図2に示す撚り構造体モデルの作成装置50が、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法を実行する。撚り構造体モデルの作成装置50は、処理部50pと記憶部50mとを備えて構成される。処理部50pと記憶部50mとは、入出力部(I/O)59を介して接続してある。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a twisted structure model creation device according to the present embodiment. The twisted structure model creating apparatus 50 shown in FIG. 2 executes the twisted structure model creating method according to the present embodiment. The twisted structure model creation apparatus 50 includes a processing unit 50p and a storage unit 50m. The processing unit 50p and the storage unit 50m are connected via an input / output unit (I / O) 59.

処理部50pは、モデル作成部51と、解析部52と、条件判定部53とを含んで構成される。これらが本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法を実行する。モデル作成部51と、解析部52と、条件判定部53とは入出力部59に接続されており、相互にデータをやり取りできるように構成されている。   The processing unit 50p includes a model creation unit 51, an analysis unit 52, and a condition determination unit 53. These execute the creation method of the twisted structure model according to the present embodiment. The model creation unit 51, the analysis unit 52, and the condition determination unit 53 are connected to an input / output unit 59, and are configured to exchange data with each other.

また、入出力部59には、端末装置60が接続されており、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法を実行するために必要なデータ、例えば、タイヤ1を構成する材料の物性値や繊維材料の物性値、あるいは解析における境界条件や走行条件等を、端末装置60に接続された入出力装置61によって撚り構造体モデルの作成装置50へ与える。また、撚り構造体モデルの作成装置50から撚り構造体モデルの作成用データを受け取り、端末装置60に接続された表示装置62に解析結果を表示する。さらに、入出力部59には、ネットワーク63を介して、各種データサーバー641、642等が接続されている。そして、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成を実行するにあたっては、処理部50pが各種データサーバー641、642等内に格納されている各種データベースを利用できるように構成できる。 In addition, the terminal device 60 is connected to the input / output unit 59, and data necessary for executing the method for creating the twisted structure model according to the present embodiment, for example, physical property values of the material constituting the tire 1 Further, the physical property value of the fiber material, the boundary condition in the analysis, the running condition, and the like are given to the twisted structure model creation device 50 by the input / output device 61 connected to the terminal device 60. In addition, data for creating a twisted structure model is received from the twisted structure model creating apparatus 50, and the analysis result is displayed on the display device 62 connected to the terminal device 60. Furthermore, various data servers 64 1 , 64 2, etc. are connected to the input / output unit 59 via the network 63. Then, in performing the creation of the structure model twisted according to the present embodiment, the processing unit 50p can be configured to take advantage of the various databases stored in the various data servers 64 1, 64 2 Hitoshinai.

記憶部50mには、後述する本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、各種データサーバー641、642等から取得した、材料物性等のデータが格納されている。なお、材料物性等のデータは、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法を実行する際に用いる。ここで、記憶部50mは、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、不揮発性のメモリ、ハードディスク装置、あるいはこれらの組み合わせにより構成できる。また、処理部50pは、メモリ及びCPU(Central Processing Unit)により構成できる。また、記憶部50mは、処理部50pに内蔵されるものであっても、他の装置(例えばデータベースサーバ)内にあってもよい。このように、撚り構造体モデルの作成装置50は、通信により端末装置60から処理部50pや記憶部50mにアクセスするものであってもよい。 The storage unit 50m stores a computer program including a processing procedure of a method for creating a twisted structure model according to the present embodiment, which will be described later, and data such as material properties acquired from various data servers 64 1 , 64 2 and the like. ing. In addition, data, such as material physical property, is used when performing the preparation method of the twist structure body model which concerns on this embodiment. Here, the storage unit 50m can be configured by a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), a nonvolatile memory, a hard disk device, or a combination thereof. The processing unit 50p can be configured by a memory and a CPU (Central Processing Unit). The storage unit 50m may be built in the processing unit 50p or may be in another device (for example, a database server). Thus, the twisted structure model creation device 50 may access the processing unit 50p and the storage unit 50m from the terminal device 60 by communication.

上記コンピュータプログラムは、処理部50pが備えるモデル作成部51や解析部52等へ既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この撚り構造体モデルの作成装置50は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、処理部50pが備えるモデル作成部51、解析部52及び条件判定部53の機能を実現するものであってもよい。   The computer program can realize the processing procedure of the method for creating a twisted structure model according to the present embodiment, in combination with the computer program already recorded in the model creation unit 51, the analysis unit 52, and the like included in the processing unit 50p. It may be a thing. Further, the twisted structure model creation device 50 realizes the functions of the model creation unit 51, the analysis unit 52, and the condition determination unit 53 included in the processing unit 50p by using dedicated hardware instead of the computer program. It may be a thing.

図3−1は、タイヤの補強コードと母材であるゴムとを示す断面図である。図3−2は、タイヤの補強コードと母材であるゴムとを、コンピュータで解析可能なモデルとした例を示す断面図である。図3−1に示すように、タイヤは、ベルトやカーカス等の補強コード10が母材であるゴム20に埋め込まれている。タイヤの転動解析や振動解析等においては、コンピュータで解析可能なモデル(解析モデル)を用いて、コンピュータで解析を実行する。このため、タイヤの転動解析や振動解析等では、解析に先立ち、解析対象を解析モデル化する必要がある。   FIG. 3-1 is a cross-sectional view showing a tire reinforcing cord and rubber as a base material. FIG. 3-2 is a cross-sectional view illustrating an example in which a tire reinforcement cord and a base rubber material are modeled by a computer. As shown in FIG. 3A, the tire has a reinforcing cord 10 such as a belt or a carcass embedded in a rubber 20 that is a base material. In tire rolling analysis, vibration analysis, and the like, a computer-analyzed model (analysis model) is used to perform analysis by a computer. For this reason, in the rolling analysis and vibration analysis of the tire, it is necessary to convert the analysis target into an analysis model prior to the analysis.

例えば、補強コード10の構造等、補強コード10に着目してタイヤや補強コード10の構造を解析する場合、補強コード10の形状をできる限り忠実に解析モデル化することが好ましい。しかし、FEM(Finite Element Method:有限要素法)解析でタイヤの構造や挙動を解析する場合、図3−2に示すように、通常は補強コード10と類似の挙動を示す簡素な板要素10Pで補強コード10をモデル化することが多い。なお、図3−2に示す例では、ゴム20をソリッド要素20Sでモデル化している。このような板要素10Pでは、補強コード10の構造を検討するためには十分でない場合がある。   For example, when analyzing the structure of the tire or the reinforcing cord 10 by paying attention to the reinforcing cord 10 such as the structure of the reinforcing cord 10, it is preferable to model the shape of the reinforcing cord 10 as faithfully as possible. However, when analyzing the structure and behavior of a tire by FEM (Finite Element Method) analysis, as shown in FIG. 3-2, a simple plate element 10P that normally exhibits similar behavior to the reinforcing cord 10 is used. The reinforcing cord 10 is often modeled. In the example illustrated in FIG. 3B, the rubber 20 is modeled by a solid element 20S. Such a plate element 10 </ b> P may not be sufficient for studying the structure of the reinforcing cord 10.

さらに、補強コード10は、ワイヤや繊維の複雑な撚り構造であるとともに、構造によっては撚り方向やピッチ長も異なる。有限要素法を用いた解析では、そのような形状を忠実に再現し、有限要素法に基づく要素分割をして、解析モデルを作成する必要がある。しかし、補強コード10のような複雑な撚り構造の構造体をより忠実に要素分割するためには、節点数(すなわち要素数)が増加して計算時間が増加する。   Further, the reinforcing cord 10 has a complicated twisted structure of wires and fibers, and the twisting direction and the pitch length differ depending on the structure. In the analysis using the finite element method, it is necessary to faithfully reproduce such a shape and perform element division based on the finite element method to create an analysis model. However, in order to divide the complex twisted structure such as the reinforcing cord 10 more faithfully into elements, the number of nodes (that is, the number of elements) increases and the calculation time increases.

また、補強コード10は、一般に、ゴムで被覆されたワイヤや繊維が用いられるため、ワイヤや繊維の周囲に存在するゴムの挙動も解析の対象となる。ここで、ポアソン比が0.5に近いゴム材料を対象とする場合には、四面体ソリッド要素では変形が過小に評価され、精度が不十分になる。このような場合、四面体ソリッド要素を基に、四面体十節点要素を作成して解析するが、このような四面体十節点要素では、節点数の急激な増加によって計算時間が大幅に増加する。したがって、ゴムで被覆された補強コード10の解析では、五面体ソリッド要素又は六面体ソリッド要素を用いることが好ましいが、例えば、ソフトウェアを用いた自動的な要素分割では、五面体ソリッド要素や六面体ソリッド要素の生成は難しい。   Moreover, since the reinforcement cord 10 generally uses a wire or fiber covered with rubber, the behavior of rubber existing around the wire or fiber is also an object of analysis. Here, when a rubber material having a Poisson's ratio close to 0.5 is targeted, the deformation of the tetrahedral solid element is underestimated and the accuracy becomes insufficient. In such a case, a tetrahedral ten-node element is created and analyzed based on a tetrahedral solid element. In such a tetrahedral ten-node element, the calculation time increases significantly due to a rapid increase in the number of nodes. . Therefore, in the analysis of the reinforcing cord 10 covered with rubber, it is preferable to use a pentahedral solid element or a hexahedral solid element. For example, in automatic element division using software, a pentahedral solid element or a hexahedral solid element is used. Is difficult to generate.

本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法は、補強コード10のような撚り構造体の解析モデルを作成するにあたり、できる限り五面体ソリッド要素や六面体ソリッド要素を用いた撚り構造体モデルを作成し、かつ、できる限り自動的に要素分割が実現できるようにする。次に、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法を実現する手順を説明する。本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法は、上述した撚り構造体モデルの作成装置50によって実現できる。   The method for creating a twisted structure model according to the present embodiment creates a twisted structure model using pentahedral solid elements and hexahedral solid elements as much as possible when creating an analysis model of a twisted structure such as the reinforcement cord 10. In addition, element division can be realized automatically as much as possible. Next, a procedure for realizing a method for creating a twisted structure model according to the present embodiment will be described. The method for creating a twisted structure model according to the present embodiment can be realized by the twisted structure model creating apparatus 50 described above.

図4は、本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法の手順を示すフローチャートである。図5は、補強コードの断面図である。図6−1、図6−2は、直線解析モデルを示す斜視図であり、図7−1、図7−2は、直線解析モデルを示す断面図である。図8は、直線解析モデルを構成する素線の解析モデルの斜視図である。   FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of a method for creating a twisted structure model according to the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view of the reinforcing cord. FIGS. 6A and 6B are perspective views illustrating the linear analysis model, and FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating the linear analysis model. FIG. 8 is a perspective view of the analysis model of the strands constituting the linear analysis model.

本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法では、図5に示すような、第1補強層11の外側に第2補強層12が配置される補強コード10の解析モデルを作成する。補強コード10を構成する第1補強層11は、第1母材14と素線である第1素線13とを組み合わせて構成される。補強コード10を構成する第1補強層11は、第1母材14と素線である第1素線13とを組み合わせて構成される。第1補強層11を構成する第1素線13は、例えば、金属ワイヤや有機繊維等の撚り線であり、図5に示す例では、複数の第1素線13(より具体的には3本)で第1補強層11が構成される。また、第1母材14は、例えば、ゴムである。   In the creation method of the twisted structure model according to the present embodiment, an analysis model of the reinforcing cord 10 in which the second reinforcing layer 12 is disposed outside the first reinforcing layer 11 as shown in FIG. The 1st reinforcement layer 11 which comprises the reinforcement cord 10 is comprised combining the 1st preform | base_material 14 and the 1st strand 13 which is a strand. The 1st reinforcement layer 11 which comprises the reinforcement cord 10 is comprised combining the 1st preform | base_material 14 and the 1st strand 13 which is a strand. The 1st strand 13 which comprises the 1st reinforcement layer 11 is a strand wire, such as a metal wire and an organic fiber, for example, In the example shown in FIG. The first reinforcing layer 11 is constituted by this. The first base material 14 is, for example, rubber.

補強コード10を構成する第2補強層12は、第1補強層11の外側に配置される補強層である。第2補強層12は、第2母材16と素線である第2素線15とを組み合わせて構成される。第2補強層12を構成する第2素線15は、例えば、金属ワイヤや有機繊維等の撚り線であり、図5に示す例では、複数の第2素線15(より具体的には9本)で第2補強層12が構成される。また、第2母材16は、例えば、ゴムである。第2補強層12は、複数の第2素線15で第1補強層11を囲むように構成される、断面が環状の補強層である。   The second reinforcing layer 12 constituting the reinforcing cord 10 is a reinforcing layer disposed outside the first reinforcing layer 11. The 2nd reinforcement layer 12 is comprised combining the 2nd base material 16 and the 2nd strand 15 which is a strand. The 2nd strand 15 which comprises the 2nd reinforcement layer 12 is a strand wire, such as a metal wire and an organic fiber, for example, and in the example shown in FIG. The second reinforcing layer 12 is constituted by this. The second base material 16 is, for example, rubber. The second reinforcing layer 12 is a reinforcing layer having an annular cross section configured to surround the first reinforcing layer 11 with a plurality of second strands 15.

本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法を実行するにあたりステップS101において、図2に示す撚り構造体モデルの作成装置50のモデル作成部51は、母材に直線の素線が組み込まれる直線解析モデルを作成する。直線解析モデルは、三次元の解析モデルであり、第1補強層11及び第2補強層12それぞれに対して作成される。第1補強層11の直線解析モデルは、図6−1、図7−1に示す第1直線解析モデル11M1であり、第2補強層12の直線解析モデルは、図6−2、図7−2に示す第2直線解析モデル12M1である。   In executing the method for creating a twisted structure model according to the present embodiment, in step S101, the model creating unit 51 of the twisted structure model creating apparatus 50 shown in FIG. 2 is a straight line in which straight strands are incorporated into the base material. Create an analysis model. The straight line analysis model is a three-dimensional analysis model, and is created for each of the first reinforcement layer 11 and the second reinforcement layer 12. The linear analysis model of the first reinforcement layer 11 is the first linear analysis model 11M1 shown in FIGS. 6-1 and 7-1, and the linear analysis model of the second reinforcement layer 12 is FIGS. 6-2 and 7-. 2 is a second linear analysis model 12M1 shown in FIG.

本実施形態において、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1は、有限要素法や有限差分法等の数値解析手法を用いて、転動解析や変形解析等を行うために用いるモデルで、コンピュータで解析可能なモデル(解析モデル)である。本実施形態では、撚り構造体モデルを用いてタイヤモデルを作成し、有限要素法(Finite Element Method:FEM)による転動解析や振動解析等を実行する。有限要素法は、構造解析に適した解析手法なので、特に補強コード10のような撚り構造体やタイヤのような構造体に対して好適に適用できる。   In the present embodiment, the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 are models used for performing rolling analysis, deformation analysis, and the like using a numerical analysis method such as a finite element method or a finite difference method. A computer-analysable model (analysis model). In the present embodiment, a tire model is created using a twisted structure model, and rolling analysis, vibration analysis, and the like are performed using a finite element method (FEM). Since the finite element method is an analysis method suitable for structural analysis, it can be suitably applied particularly to a twisted structure such as the reinforcing cord 10 or a structure such as a tire.

モデル作成部51は、解析に用いる手法(本実施形態では有限要素法)に基づき、第1補強層11及び第2補強層12を複数の節点で構成される複数かつ有限個の要素Eに分割して、図6−1、図6−2に示す第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1を作成する。それぞれの要素Eは、複数の節点で構成される。本実施形態において、モデル作成部51は、第1補強層11及び第2補強層12の形状に関する情報(例えば、座標の情報)を取得するとともに、自動的に要素分割ができる自動要素分割用ソフトウェアを記憶部50mから読み出して実行する。これによって、モデル作成部51は、第1補強層11及び第2補強層12を要素分割して、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1を作成する。   The model creation unit 51 divides the first reinforcing layer 11 and the second reinforcing layer 12 into a plurality of finite elements E composed of a plurality of nodes based on a method used for analysis (finite element method in the present embodiment). Then, the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 shown in FIGS. 6-1 and 6-2 are created. Each element E is composed of a plurality of nodes. In the present embodiment, the model creation unit 51 acquires information (for example, coordinate information) related to the shapes of the first reinforcement layer 11 and the second reinforcement layer 12 and can automatically divide the element. Is read from the storage unit 50m and executed. Thereby, the model creation unit 51 divides the first reinforcement layer 11 and the second reinforcement layer 12 into elements, and creates the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1.

一般に、有限要素法においては、例えば、三次元体では一般的に四面体ソリッド要素、五面体ソリッド要素、六面体ソリッド要素等のソリッド要素や三角形シェル要素、四角形シェル要素等のシェル要素、面要素等、コンピュータで用い得る要素によって解析モデルが作成される。本実施形態では、撚り構造体をより忠実に解析モデル化し、かつ解析精度を向上させるため、五面体ソリッド要素あるいは六面体ソリッド要素の少なくとも一方を主体として、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1が作成される。このようにして分割された要素は、解析の過程においては、三次元モデルでは三次元座標を用いて逐一特定される。   In general, in the finite element method, for example, in a three-dimensional body, a solid element such as a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, a hexahedral solid element, a triangular shell element, a shell element such as a quadrangle shell element, a surface element, etc. An analysis model is created based on factors that can be used in a computer. In the present embodiment, the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis are mainly composed of at least one of a pentahedral solid element and a hexahedral solid element in order to convert the twisted structure more faithfully into an analytical model and improve analysis accuracy. A model 12M1 is created. In the process of analysis, the elements divided in this way are identified one by one using three-dimensional coordinates in the three-dimensional model.

モデル作成部51は、補強コード10の第1補強層11と第2補強層12とを区別せずに補強コード10の解析モデルを作成した後、第1直線解析モデル11M1と第2直線解析モデル12M1との界面を設定して、当該界面で補強コード10の解析モデルを分割して第1直線解析モデル11M1と第2直線解析モデル12M1とを作成してもよい。また、モデル作成部51は、第1補強層11と第2補強層12とをそれぞれ別個に解析モデル化して、第1直線解析モデル11M1と第2直線解析モデル12M1とを作成してもよい。   The model creation unit 51 creates an analysis model of the reinforcement cord 10 without distinguishing between the first reinforcement layer 11 and the second reinforcement layer 12 of the reinforcement cord 10, and then the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model. The interface with 12M1 may be set, and the analysis model of the reinforcing cord 10 may be divided at the interface to create the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1. In addition, the model creation unit 51 may create the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 by separately modeling the first reinforcement layer 11 and the second reinforcement layer 12 respectively.

第1直線解析モデル11M1は、図6−1、図7−1に示すように、図5に示す第1母材14及び第1素線13が解析モデル化されて、第1母材モデル14Mと第1素線モデル13Mとが組み合わされた解析モデルとなる。同様に、第2直線解析モデル12M1は、図6−2、図7−2に示すように、図5に示す第1母材16及び第2素線15が解析モデル化されて、第2母材モデル16Mと第2素線モデル15Mとが組み合わされた解析モデルとなる。   As shown in FIGS. 6-1 and 7-1, the first linear analysis model 11M1 is obtained by analyzing the first base material 14 and the first strand 13 shown in FIG. And the first strand model 13M. Similarly, as shown in FIGS. 6-2 and 7-2, the second linear analysis model 12M1 is obtained by analyzing the first base material 16 and the second strand 15 shown in FIG. This is an analysis model in which the material model 16M and the second strand model 15M are combined.

図8に示すように、第1直線解析モデル11M1の第1素線モデル13M(第1素線13の解析モデル)及び第2直線解析モデル12M1の第2素線モデル15M(第2素線15の解析モデル)は、それぞれ直線形状の解析モデルである。すなわち、第1素線モデル13Mは第1直線解析モデル11M1の中心軸Z1と平行であり、第2素線モデル15Mは第2直線解析モデル12M1の中心軸Z2と平行である。ここで、第1直線解析モデル11M1の中心軸Z1と第2直線解析モデル11M1の中心軸Z2とは、これらを解析モデル化する前における補強コード10の中心軸Z(図5参照)と共通となる。   As shown in FIG. 8, the first strand model 13M (analysis model of the first strand 13) of the first straight line analysis model 11M1 and the second strand model 15M (second strand 15 of the second straight line analysis model 12M1). Are analytical models having a linear shape. That is, the first strand model 13M is parallel to the central axis Z1 of the first linear analysis model 11M1, and the second strand model 15M is parallel to the central axis Z2 of the second linear analysis model 12M1. Here, the central axis Z1 of the first linear analysis model 11M1 and the central axis Z2 of the second linear analysis model 11M1 are the same as the central axis Z (see FIG. 5) of the reinforcing cord 10 before these are converted into an analysis model. Become.

第1素線モデル13M及び第2素線モデル15Mを直線形状の解析モデルとすることにより、第1母材モデル14M及び第2母材モデル16Mも直線形状の解析モデルとなるので、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1も直線形状の解析モデルとなる。このように、本実施形態において、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1を直線形状の解析モデルとすることで、解析モデルが作成しやすくなるとともに、五面体ソリッド要素あるいは六面体ソリッド要素を主体として第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1を構成できる。この効果は、自動的な要素分割を利用する場合に特に大きい。ステップS101で直線解析モデルが作成されたら、ステップS102へ進む。   By using the first strand model 13M and the second strand model 15M as a linear shape analysis model, the first base material model 14M and the second base material model 16M also become a linear shape analysis model. The analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 are also linear analysis models. As described above, in the present embodiment, the first straight line analysis model 11M1 and the second straight line analysis model 12M1 are straight line analysis models, so that an analysis model can be easily created, and a pentahedral solid element or a hexahedral solid element. The first straight line analysis model 11M1 and the second straight line analysis model 12M1 can be configured by using as a main component. This effect is particularly great when using automatic element splitting. When the linear analysis model is created in step S101, the process proceeds to step S102.

図9は、捻り解析のための境界条件を設定する手法の一例を示す説明図である。図10は、捻り解析のための境界条件を設定する手法の他の例を示す説明図である。図11−1、図11−2は、撚りモデルの斜視図である。図12−1、図12−2は、撚りモデルを構成する素線の解析モデルを示す斜視図である。ステップS102においては、捻り解析のための境界条件が設定される。捻り解析は、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1のそれぞれの両端部に所定の捻り角度(回転角度)を与えたときにおける第1直線解析モデル11M1等の応力やひずみの状態を解析するものである。本実施形態では、捻り解析を実行することにより、第1直線解析モデル11M1を構成する節点及び第2直線解析モデル12M1を構成する節点を、それぞれの中心軸の周りに所定の角度分回転させて、補強コード10を構成するそれぞれの補強層の解析モデルを作成する。   FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for setting boundary conditions for twist analysis. FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating another example of a method for setting boundary conditions for twist analysis. 11-1 and 11-2 are perspective views of a twist model. FIGS. 12A and 12B are perspective views illustrating an analysis model of the strands constituting the twist model. In step S102, boundary conditions for torsion analysis are set. In the torsion analysis, the stress and strain states of the first linear analysis model 11M1 and the like when a predetermined twist angle (rotation angle) is given to both ends of each of the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1. To analyze. In the present embodiment, by performing torsion analysis, the nodes constituting the first linear analysis model 11M1 and the nodes constituting the second linear analysis model 12M1 are rotated around the respective central axes by a predetermined angle. Then, an analysis model of each reinforcing layer constituting the reinforcing cord 10 is created.

ステップS102において設定する境界条件は、捻り解析を実行するにあたって、第1直線解析モデル11M1を構成する節点や第2直線解析モデル12M1を構成する節点をどの程度変位させるかという条件である。この境界条件を付与する手法としては、例えば、図9に示すように、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の中心軸Z1、Z2に垂直な任意の断面Tcの節点N1、N2・・・Nnを、変形を制御する参照節点Nと関係付ける。そして、参照節点Nを所定方向に所定角度回転させる(図10の矢印R)という境界条件を付与して、前記断面Tcの節点N1、N2・・・Nnを、中心軸Z1、Z2の周りに回転させる。   The boundary condition set in step S102 is a condition of how much the nodes constituting the first linear analysis model 11M1 and the nodes constituting the second linear analysis model 12M1 are displaced when the torsional analysis is executed. As a method of giving this boundary condition, for example, as shown in FIG. 9, nodes N1 and N2 of an arbitrary cross section Tc perpendicular to the central axes Z1 and Z2 of the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 are used. ... Nn is related to the reference node N that controls the deformation. Then, a boundary condition of rotating the reference node N in a predetermined direction by a predetermined angle (arrow R in FIG. 10) is given, and the nodes N1, N2,... Nn of the cross section Tc are set around the central axes Z1, Z2. Rotate.

参照節点Nを用いた境界条件は、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1の両方の端部T1、T2には必ず付与する。例えば、端部T1は参照節点Nを回転させず、端部T2は、参照節点Nを所定角度回転させる。これによって、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の一方の端部T1を固定し、他方の端部T2を所定の角度だけ捻った状態とすることができる。ステップS103の捻り解析においては、撚り構造体モデルの作成装置50の解析部52は、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1に捻りを付与して応力状態やひずみを計算し、その結果を記憶部50mに保存する。   The boundary condition using the reference node N is always given to both ends T1 and T2 of the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1. For example, the end T1 does not rotate the reference node N, and the end T2 rotates the reference node N by a predetermined angle. Accordingly, one end T1 of the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 can be fixed, and the other end T2 can be twisted by a predetermined angle. In the twist analysis in step S103, the analysis unit 52 of the twisted structure model creation device 50 applies a twist to the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1, and calculates the stress state and strain. The result is stored in the storage unit 50m.

参照節点Nを用いた境界条件は、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1の両方の端部T1、T2の他、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の中心軸Z1、Z2に垂直な任意の断面Tcに与えてもよい。このようにすることで、捻れが大きい場合でも、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の変形が実際の変形と乖離することを抑制できる。なお、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1の両方の端部T1、T2以外に参照節点Nを用いた境界条件を与える任意の断面は、1個に限定されるものではない。   The boundary conditions using the reference node N are the center axes of the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1, as well as the ends T1 and T2 of both the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1. You may give to arbitrary cross sections Tc perpendicular | vertical to Z1 and Z2. By doing in this way, even if twist is large, it can control that modification of the 1st straight line analysis model 11M1 and the 2nd straight line analysis model 12M1 deviates from an actual deformation. In addition, the arbitrary cross section which provides the boundary condition using the reference node N other than both ends T1 and T2 of both the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 is not limited to one.

上述した参照節点Nを用いる手法の他に、第1直線解析モデル11M1を構成する節点や第2直線解析モデル12M1を構成する節点に、中心軸周りの回転に相当する変位を境界条件として与える手法がある。次に、図10を用いて、中心軸周りの回転に相当する変位を求める手法を説明する。この手法では、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の一方の端部T1に対する他方の端部T2の回転角度と、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の中心軸Z1、Z2方向における第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の端部T1からの距離lとに基づいて、第1直線解析モデル11M1を構成する節点及び第2直線解析モデル12M1を構成する節点を、それぞれの中心軸Z1、Z2を中心に回転させる。そして、回転の前後における節点の座標から、それぞれの節点の変位を求める。   In addition to the method using the reference node N described above, a method of giving a displacement corresponding to rotation around the central axis as a boundary condition to the nodes constituting the first linear analysis model 11M1 and the nodes constituting the second linear analysis model 12M1 There is. Next, a method for obtaining a displacement corresponding to rotation around the central axis will be described with reference to FIG. In this method, the rotation angle of the other end T2 with respect to one end T1 of the first linear analysis model 11M1 or the second linear analysis model 12M1, and the central axis of the first linear analysis model 11M1 or the second linear analysis model 12M1. Based on the first straight line analysis model 11M1 in the Z1 and Z2 directions and the distance l from the end T1 of the second straight line analysis model 12M1, the nodes constituting the first straight line analysis model 11M1 and the second straight line analysis model 12M1 are formed. The node to be rotated is rotated around the respective central axes Z1 and Z2. Then, the displacement of each node is obtained from the coordinates of the node before and after the rotation.

第1直線解析モデル11M1を構成する節点や第2直線解析モデル12M1を構成する節点を、中心軸Z1、Z2の周りに回転させるにあたっては、節点を、中心軸Z1、Z2の周りに所定の回転角度分回転させる。これは、回転させる対象の節点の座標を、前記回転角度を用いて回転変換することで実現される。このため、第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1の一方の端部T1に対して他方の端部T2を回転角度(端部回転角度)Θ分回転させ、両方の端部T1、T2の間は、他方の端部T2で端部回転角度Θとなるように、一方の端部T1からの距離に応じて回転角度を変化させる。   When the nodes constituting the first linear analysis model 11M1 and the nodes constituting the second linear analysis model 12M1 are rotated around the central axes Z1 and Z2, the nodes are rotated around the central axes Z1 and Z2 by a predetermined rotation. Rotate by an angle. This is realized by rotationally converting the coordinates of the node to be rotated using the rotation angle. For this reason, the other end T2 of the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 is rotated by the rotation angle (end rotation angle) Θ with respect to one end T1, and both ends T1, During T2, the rotation angle is changed according to the distance from one end T1 so that the other end T2 has the end rotation angle Θ.

端部回転角度Θは、端部T1に対して端部T2が回転した角度である。図10に示すように、端部T2を端部回転角度Θ分回転させると、第1直線解析モデル11M1の中心軸Z1と直交する任意の断面Tcにおける節点(移動前節点)P1は、回転して節点(移動後節点)P2の位置に移動する。第2直線解析モデル12M1についても同様であるので、次の説明では、第1直線解析モデル11M1について説明する。   The end rotation angle Θ is an angle at which the end T2 is rotated with respect to the end T1. As shown in FIG. 10, when the end portion T2 is rotated by the end portion rotation angle Θ, the node (pre-movement node) P1 in an arbitrary cross section Tc orthogonal to the central axis Z1 of the first linear analysis model 11M1 rotates. To the position of the node (node after movement) P2. The same applies to the second linear analysis model 12M1, and therefore, in the following description, the first linear analysis model 11M1 will be described.

第1直線解析モデル11M1の任意の断面Tcにおける移動後節点P2の回転角度θは、端部回転角度Θ及び端部T1(端部T2とは反対側の端部)から任意の断面までの距離l及び端部T1、T2間の距離(中心軸Z1に沿った距離)を用いて、式(1)で示すようになる。式(1)から、端部T1におけるθは0である。
θ=Θ×1/L・・・(1)
The rotation angle θ of the post-movement node P2 in the arbitrary cross section Tc of the first linear analysis model 11M1 is the end portion rotation angle Θ and the distance from the end T1 (end opposite to the end T2) to the arbitrary cross section. Using the distance between 1 and the end portions T1 and T2 (the distance along the central axis Z1), the equation (1) is obtained. From equation (1), θ at the end T1 is zero.
θ = Θ × 1 / L (1)

移動前節点P1の座標をP1(x1、y1、z1)とし、移動後節点P2の座標をP2(x2、y2、z1)とする。すると、移動後節点P2の座標の(x2、y2)は、移動前節点の座標の(x1、y1)及び式(1)のθを用いて、式(2)で求めることができる。式(2)から、端部T1(l=0)においては、x1=x2、y1=y2となるので、移動前節点P1と移動後節点P2とは一致する。すなわち、端部T1の節点は移動しない。   The coordinates of the node P1 before movement are P1 (x1, y1, z1), and the coordinates of the node P2 after movement are P2 (x2, y2, z1). Then, (x2, y2) of the coordinates of the post-movement node P2 can be obtained by Expression (2) using (x1, y1) of the coordinates of the pre-movement node and θ of Expression (1). From the equation (2), at the end T1 (l = 0), x1 = x2 and y1 = y2, so that the pre-movement node P1 and the post-movement node P2 coincide. That is, the node at the end T1 does not move.

Figure 0005316155
Figure 0005316155

端部回転角度Θが与えられれば、第1直線解析モデル11M1の中心軸Z1と直交する任意の断面Tcの端部T1からの距離はlで与えられるので、式(1)、式(2)を用いて任意の断面Tcに存在する移動後節点の座標が得られる。そして、移動後節点の座標と移動前接点の座標とを用いることにより、第1直線解析モデル11M1の他方の端部T2を端部回転角度Θ分回転させた場合における第1直線解析モデル11M1を構成するすべての節点の変位、すなわち、捻り解析で与える境界条件が得られる。なお、端部回転角度Θは、作成しようとする撚り構造体モデルの仕様に応じて決定される。   If the end rotation angle Θ is given, since the distance from the end T1 of an arbitrary cross section Tc orthogonal to the central axis Z1 of the first linear analysis model 11M1 is given by l, the expressions (1) and (2) Is used to obtain the coordinates of the post-movement node existing in an arbitrary cross section Tc. Then, by using the coordinates of the nodal point after movement and the coordinates of the contact point before movement, the first straight line analysis model 11M1 when the other end T2 of the first straight line analysis model 11M1 is rotated by the end portion rotation angle Θ is obtained. Displacement of all the nodes that constitute, that is, the boundary condition given by the torsion analysis is obtained. Note that the end rotation angle Θ is determined according to the specifications of the twisted structure model to be created.

境界条件を設定するにあたり、モデル作成部51は、第1直線解析モデル11M1の中心軸Z1と直交するすべての断面に存在する節点の座標を、式(1)、式(2)を用いて変換し、移動後節点の座標を求める。そして、モデル作成部51は、移動後節点の座標と移動前接点の座標とを用いることにより、第1直線解析モデル11M1を構成するすべての節点の変位を求めて、捻り解析で与える境界条件として、記憶部50mに格納する。   In setting the boundary condition, the model creation unit 51 converts the coordinates of the nodes existing in all cross sections orthogonal to the central axis Z1 of the first linear analysis model 11M1 using the equations (1) and (2). Then, the coordinates of the node after movement are obtained. Then, the model creation unit 51 uses the coordinates of the post-movement nodes and the coordinates of the pre-movement contact points to obtain the displacements of all the nodes constituting the first linear analysis model 11M1, and as a boundary condition to be given in the torsion analysis And stored in the storage unit 50m.

ステップS102においては、例えば、参照節点や参照節点の回転角度といった境界条件や、第1直線解析モデル11M1等の節点の変位をモデル作成部51に計算させるための情報(端部回転角度Θ)が、入出力装置61によって撚り構造体モデルの作成装置50へ入力される。節点の変位を捻り解析の境界条件として用いる場合、モデル作成部51は、入力された端部回転角度Θから、第1直線解析モデル11M1等を構成する節点の変位を求め、記憶部50mに格納する。   In step S102, for example, boundary conditions such as the reference node and the rotation angle of the reference node, and information (end rotation angle Θ) for causing the model creating unit 51 to calculate the displacement of the node such as the first linear analysis model 11M1 are included. The input / output device 61 inputs the twisted structure model creation device 50. When the displacement of the node is used as the boundary condition for torsion analysis, the model creation unit 51 obtains the displacement of the node constituting the first linear analysis model 11M1 or the like from the input end rotation angle Θ and stores it in the storage unit 50m. To do.

ステップS103において、解析部52は、ステップS102で設定された境界条件で、第1直線解析モデル11M1に対して捻り解析を実行する。捻り解析を実行した後におけるそれぞれの節点で表現される解析モデルが、図11−1に示す第1撚りモデル11M2となる。第1撚りモデル11M2は、第1素線モデル13M2と第1母材モデル14M2とで構成される。なお、第1捻りモデル11M2は、図11−1の矢印R1方向に捻られて作成される。これによって、図12−1に示すように、第1撚りモデル11M2は、第1素線モデル13M2が捻られた形状となる。   In step S103, the analysis unit 52 performs torsion analysis on the first linear analysis model 11M1 under the boundary condition set in step S102. The analysis model expressed by each node after executing the twist analysis is the first twist model 11M2 shown in FIG. The first twist model 11M2 includes a first strand model 13M2 and a first base material model 14M2. The first twist model 11M2 is created by being twisted in the direction of the arrow R1 in FIG. Thereby, as shown in FIG. 12A, the first twist model 11M2 has a shape in which the first strand model 13M2 is twisted.

捻り解析が終了したら、ステップS104に進む。ステップS104において、撚り構造体モデルの作成装置50の条件判定部53は、すべての補強層、すなわち、すべての直線解析モデル(本実施形態では、第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1)に対して捻り解析が終了したか否かを判定する。ステップS104でNoと判定された場合、ステップS103に戻り、捻り解析が終了していない直線解析モデルに対して解析部52が捻り解析を実行する。   When the twist analysis ends, the process proceeds to step S104. In step S104, the condition determination unit 53 of the twisted structure model creation device 50 performs all the reinforcement layers, that is, all the linear analysis models (in the present embodiment, the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1). ) To determine whether or not the torsional analysis has been completed. When it determines with No by step S104, it returns to step S103 and the analysis part 52 performs a twist analysis with respect to the linear analysis model in which the twist analysis is not complete | finished.

例えば、第2直線解析モデル12M1の捻り解析が終了していない場合、解析部52は、第2直線解析モデル12M1に対してステップS102で設定された境界条件で捻り解析を実行する。捻り解析実行後におけるそれぞれの節点で表現される解析モデルが、図11−2に示す第2撚りモデル12M2となる。第2撚りモデル12M2は、第2素線モデル15M2と第2母材モデル16M2とで構成される。なお、第2捻りモデル12M2は、図11−2の矢印R2方向に捻られて作成される。これによって、図12−2に示すように、第2撚りモデル12M2は、第2素線モデル15M2が捻られた形状となる。ステップS104でYesと判定された場合、ステップS105に進む。   For example, when the twist analysis of the second straight line analysis model 12M1 is not completed, the analysis unit 52 performs the twist analysis on the second straight line analysis model 12M1 under the boundary condition set in step S102. The analysis model expressed by each node after the torsion analysis is executed becomes the second twist model 12M2 shown in FIG. The second twist model 12M2 includes a second strand model 15M2 and a second base material model 16M2. The second twist model 12M2 is created by being twisted in the direction of arrow R2 in FIG. As a result, as shown in FIG. 12B, the second twist model 12M2 has a shape in which the second strand model 15M2 is twisted. When it determines with Yes by step S104, it progresses to step S105.

ステップS105において、モデル作成部51は、捻り解析が実行された後の第1直線解析モデル11M1及び第2直線解析モデル12M1から変形状態を抽出する。すなわち、モデル作成部51は、第1撚りモデル11M2及び第2撚りモデル12M2から、それぞれの節点の座標を取得して記憶部50mに格納する。第1捻りモデル11M2及び第2捻りモデル12M2から変形状態が抽出されたら、ステップS106へ進む。   In step S105, the model creation unit 51 extracts the deformation state from the first linear analysis model 11M1 and the second linear analysis model 12M1 after the torsion analysis is executed. That is, the model creation unit 51 acquires the coordinates of each node from the first twist model 11M2 and the second twist model 12M2, and stores them in the storage unit 50m. When the deformation state is extracted from the first twist model 11M2 and the second twist model 12M2, the process proceeds to step S106.

図13−1は、第1撚りモデルの断面図であり、図13−2は、第2撚りモデルの断面図である。図13−3は、撚り構造体モデルの断面図である。ステップS106において、モデル作成部51は、作成された第1撚りモデル11M2と第2撚りモデル12M2とを組み合わせる。第1撚りモデル11M2と第2撚りモデル12M2とを組み合わせるにあたっては、図13−1に示す第1撚りモデル11M2の表面BP1上の節点が、図13−2に示す第2撚りモデル12M2の内面BP2上に配置されるようにする。すなわち、第1撚りモデル11M2の表面BP1上に存在する節点と、第2撚りモデル12M2の内面BP2上に存在する節点とが、同一面上に存在するようにする。   FIG. 13-1 is a cross-sectional view of the first twist model, and FIG. 13-2 is a cross-sectional view of the second twist model. FIG. 13C is a cross-sectional view of the twisted structure model. In step S106, the model creation unit 51 combines the created first twist model 11M2 and the second twist model 12M2. In combining the first twist model 11M2 and the second twist model 12M2, the node on the surface BP1 of the first twist model 11M2 shown in FIG. 13-1 is the inner surface BP2 of the second twist model 12M2 shown in FIG. 13-2. To be placed on top. That is, the nodes existing on the surface BP1 of the first twist model 11M2 and the nodes existing on the inner surface BP2 of the second twist model 12M2 are made to be on the same plane.

次に、ステップS107へ進み、モデル作成部51は、第1撚りモデル11M2及び第2撚りモデル12M2から、それぞれのひずみ(初期ひずみ)、応力(初期応力)その他の物理量を取得して記憶部50mに格納する。本実施形態では、直線形状で第1直線解析モデル11M1や第2直線解析モデル12M1を作成するので、容易に五面体ソリッド要素や六面体ソリッド要素を主体とした第1直線解析モデル11M1等を作成できる。そして、直線形状の第1直線解析モデル11M1等をその両端部で捻った捻り解析を実行することで、第1直線解析モデル11M1等に初期応力や初期ひずみを発生させることができる。これによって、実際の撚り構造体をより忠実に再現できる。第1捻りモデル11M2及び第2捻りモデル12M2から物理量が取得されたら、ステップS108へ進む。   Next, it progresses to step S107, and the model preparation part 51 acquires each distortion (initial strain), stress (initial stress), and other physical quantities from the 1st twist model 11M2 and the 2nd twist model 12M2, and the memory | storage part 50m To store. In the present embodiment, since the first straight line analysis model 11M1 and the second straight line analysis model 12M1 are created in a straight line shape, the first straight line analysis model 11M1 mainly composed of pentahedral solid elements and hexahedral solid elements can be easily created. . An initial stress or initial strain can be generated in the first linear analysis model 11M1 or the like by executing a twist analysis in which the first linear analysis model 11M1 or the like having a linear shape is twisted at both ends thereof. Thereby, an actual twist structure can be reproduced more faithfully. When the physical quantity is acquired from the first twist model 11M2 and the second twist model 12M2, the process proceeds to step S108.

ステップS108では拘束条件が設定される。拘束条件は、撚り構造体モデル10Mを構成する第1撚りモデル11M2と第2撚りモデル12M2との間、及び第1撚りモデル11M2の素線(第1素線モデル13M2)と母材(第1母材モデル14M2)との間、並びに第2撚りモデル12M2の素線(第2素線モデル15M2)と母材(第2母材モデル16M2)との間に設定される。設定される拘束条件としては、例えば、接触、剥離、固着がある。   In step S108, a constraint condition is set. The constraint conditions are between the first twist model 11M2 and the second twist model 12M2 constituting the twist structure model 10M, and the strands of the first twist model 11M2 (first strand model 13M2) and the base material (first It is set between the base material model 14M2) and between the strand of the second twist model 12M2 (second strand model 15M2) and the base material (second base material model 16M2). Examples of the constraint conditions to be set include contact, peeling, and sticking.

固着は、第1撚りモデル11M2の表面BP1上の節点を、第2撚りモデル12M2の内面BP2上に固定する設定である。接触は、第1撚りモデル11M2の表面BP1上の節点が、第2撚りモデル12M2の内面BP2上をある程度の摩擦力をもって移動できる設定である。また、剥離は、第1撚りモデル11M2の表面BP1上の節点を、第2撚りモデル12M2の内面BP2上に固定するとともに、所定のせん断力が第1撚りモデル11M2の表面BP1上の節点に作用した場合には、固定が解除される設定である。   The fixing is a setting for fixing the node on the surface BP1 of the first twist model 11M2 on the inner surface BP2 of the second twist model 12M2. The contact is set such that a node on the surface BP1 of the first twist model 11M2 can move with a certain amount of frictional force on the inner surface BP2 of the second twist model 12M2. Further, the peeling fixes the nodes on the surface BP1 of the first twist model 11M2 on the inner surface BP2 of the second twist model 12M2, and a predetermined shearing force acts on the nodes on the surface BP1 of the first twist model 11M2. In this case, the setting is released.

このようにして、第1撚りモデル11M2と第2撚りモデル12M2とを組み合わせて、拘束条件を設定することにより、撚り構造体モデル10Mが完成する。完成した撚り構造体モデル10Mは、節点の座標や拘束条件が記憶部50mに格納される。転動解析や振動解析を実行する場合、モデル作成部51は、記憶部50mから、撚り構造体モデル10Mの節点の座標や拘束条件を読み込み、予め作成したタイヤモデルに埋め込むそして、撚り構造体モデルの作成装置50の解析部52は、入出力装置61から入力された解析の条件に基づき、撚り構造体モデル10Mが埋め込まれたタイヤモデルに対して転動解析等を実行する。   In this way, the twisted structure model 10M is completed by combining the first twist model 11M2 and the second twist model 12M2 and setting the constraint conditions. In the completed twisted structure model 10M, the coordinates of the nodes and the constraint conditions are stored in the storage unit 50m. When performing rolling analysis or vibration analysis, the model creation unit 51 reads the coordinates and constraint conditions of the nodes of the twisted structure model 10M from the storage unit 50m, and embeds them in the tire model created in advance. Based on the analysis conditions input from the input / output device 61, the analysis unit 52 of the production device 50 performs rolling analysis and the like on the tire model in which the twisted structure model 10M is embedded.

図14−1は、母材が一部に存在する補強層を解析モデル化した例の断面図である。図14−2は、母材が一部に存在する補強層を有する補強コードを解析モデル化した例の断面図である。図14−2に示す撚り構造体モデル10Maは、第1補強層11(図5参照)の中心軸Zの近傍には母材14を設けない、すなわち、第1補強層11の一部に母材が存在する補強コードを解析モデル化したものである。図14−1に示す撚りモデル11M2aは、図14−2に示す撚り構造体モデル10Maを構成する解析モデルであり、中心軸Z1の近傍に母材が設けられない第1母材モデル14M2aと第1素線モデル13M2とを組み合わせて構成される。   FIG. 14A is a cross-sectional view of an example in which a reinforcing layer partially including a base material is modeled as an analysis. FIG. 14-2 is a cross-sectional view of an example in which a reinforcing cord having a reinforcing layer partially including a base material is converted into an analysis model. In the twisted structure model 10Ma shown in FIG. 14-2, the base material 14 is not provided in the vicinity of the central axis Z of the first reinforcing layer 11 (see FIG. 5). This is an analytical model of a reinforcing cord with materials. The twist model 11M2a shown in FIG. 14-1 is an analysis model that constitutes the twist structure model 10Ma shown in FIG. 14-2, and the first base material model 14M2a and the first base material model 14M2a in which the base material is not provided near the central axis Z1. It is configured by combining with one strand model 13M2.

撚りモデル11M2aは、第1補強層11の中心軸Zの近傍に母材14を設けない、直線形状の第1直線解析モデルを作成し、この第1直線解析モデルに対して上述した節点の移動を実行することで作成される。なお、一部に母材が存在する補強層は、補強コードを構成する複数の補強層のうち少なくとも一つであればよい。また、母材モデルが存在しない部分(撚りモデル11M2aのCで示す部分)においては、素線モデル間(複数の第1素線モデル13M2間)で接触を定義してもよい。   The twist model 11M2a creates a linear first linear analysis model in which the base material 14 is not provided in the vicinity of the central axis Z of the first reinforcing layer 11, and the movement of the nodes described above with respect to the first linear analysis model It is created by executing. In addition, the reinforcement layer in which the base material partially exists may be at least one of the plurality of reinforcement layers constituting the reinforcement cord. Further, in a portion where the base material model does not exist (portion indicated by C in the twist model 11M2a), contact may be defined between the wire models (between the plurality of first wire models 13M2).

図15−1は、両端部に素線モデルが存在する撚り構造体モデルの説明図である。図15−2は、一方の端部は母材モデルのみで構成される撚り構造体モデルの説明図である。図15−1に示す撚り構造体モデル10Mは、両方の端部T1、T2に、第1、第2母材モデル14M、16Mと第1、第2素線モデル13M、15Mとが存在する。一方、図15−1に示す撚り構造体モデル10Mbは、一方の端部T2には、第1、第2母材モデル14M、16Mと第1、第2素線モデル13M、15Mとが存在するが、他方の端部T1には、第1、第2母材モデル14M、16Mのみが存在する。なお、両方の端部T1、T2に、第1、第2母材モデル14M、16Mのみが存在するように構成してもよい。   FIG. 15A is an explanatory diagram of a twisted structure model in which a wire model exists at both ends. FIG. 15-2 is an explanatory diagram of a twisted structure model in which one end portion is constituted only by a base material model. In the twisted structure model 10M shown in FIG. 15A, the first and second base material models 14M and 16M and the first and second strand models 13M and 15M exist at both ends T1 and T2. On the other hand, in the twisted structure model 10Mb shown in FIG. 15A, the first and second base material models 14M and 16M and the first and second strand models 13M and 15M exist at one end T2. However, only the first and second base material models 14M and 16M exist at the other end T1. In addition, you may comprise so that only the 1st, 2nd base material models 14M and 16M may exist in both edge part T1, T2.

撚り構造体モデルの少なくとも一方の端部を母材の解析モデルのみとする場合、素線の解析モデルの端部と母材の解析モデルの端部との間に、剥離又は接触を設定する。図15−2に示す例では、第1、第2素線モデル13M、15Mの端面BPcと、これに隣接する第1、第2母材モデル14M、16Mの端面BPgとの間に、剥離又は接触を定義する。これによって、母材と素線との挙動を精度よく再現できる。   When at least one end of the twisted structure model is used only as the base material analysis model, separation or contact is set between the end of the strand analysis model and the end of the base material analysis model. In the example shown in FIG. 15B, separation or separation occurs between the end faces BPc of the first and second strand models 13M and 15M and the end faces BPg of the first and second base material models 14M and 16M adjacent thereto. Define contact. Thereby, the behavior of the base material and the wire can be accurately reproduced.

図16−1は、タイヤモデルに撚り構造体モデルを埋め込んだ状態を示す模式図である。図16−2は、タイヤモデルに埋め込む前の撚り構造体モデルを示す模式図である。図16−1、図16−2中のYrは、タイヤモデル30Mの回転軸である。本実施形態に係る撚り構造体モデルの作成方法によって作成された撚り構造体モデル10M等は、タイヤの補強コード10を解析モデル化したものであり、構造物であるタイヤを解析モデル化したタイヤモデル30Mに埋め込まれて転動解析や振動解析に供される。   FIG. 16A is a schematic diagram illustrating a state in which a twist structure model is embedded in a tire model. FIG. 16-2 is a schematic diagram illustrating a twisted structure model before being embedded in a tire model. Yr in FIGS. 16-1 and 16-2 is a rotation axis of the tire model 30M. The twisted structure model 10M and the like created by the method for creating a twisted structure model according to the present embodiment is an analytical model of the tire reinforcing cord 10, and a tire model obtained by analytically modeling a tire that is a structure. Embedded in 30M for rolling analysis and vibration analysis.

本実施形態では、タイヤモデル30Mに撚り構造体モデル10Mを埋め込む前に、撚り構造体モデル10M等の形状を、タイヤモデル30Mに埋め込まれる状態に合わせて変更する。具体的には、モデル作成部51は、タイヤモデル30Mに撚り構造体モデル10Mが埋め込まれる部分における半径rtに合わせて、構造体モデル10M等を変形させる。例えば、モデル作成部51は、曲率半径がrtとなるように撚り構造体モデル10Mを曲げ解析を実行して、撚り構造体モデル10Mを変形させる。このようにして、撚り構造体モデル10M等をタイヤモデル30Mに埋め込まれる状態に合わせて変更することで、撚り構造体モデル10M等をタイヤモデル30Mへ容易に埋め込むことができる。   In this embodiment, before embedding the twisted structure model 10M in the tire model 30M, the shape of the twisted structure model 10M or the like is changed in accordance with the state embedded in the tire model 30M. Specifically, the model creation unit 51 deforms the structure model 10M and the like according to the radius rt in the portion where the twisted structure model 10M is embedded in the tire model 30M. For example, the model creation unit 51 performs bending analysis on the twisted structure model 10M so that the radius of curvature is rt, and deforms the twisted structure model 10M. Thus, the twisted structure model 10M and the like can be easily embedded in the tire model 30M by changing the twisted structure model 10M and the like according to the state embedded in the tire model 30M.

以上、本実施形態では、まず、撚り構造体の補強層を直線形状の解析モデル(直線解析モデル)とし、その後、直線解析モデルの両端を捻る捻り解析を実行することにより、撚りモデルを撚り構造体の補強層毎に作成する。そして、それぞれの補強層に対応する撚りモデルを組み合わせて、撚り構造体の解析モデルを作成する。このように、直線形状の解析モデルとすることで、忠実に撚り構造体の形状を再現し、かつ五面体ソリッド要素や六面体ソリッド要素を主体とした直線解析モデルを簡単に作成できる。そして、直線形状の直線解析モデルをその両端部で捻った捻り解析を実行することで、簡単に撚りモデルを作成できる。このように、本実施形態では、簡単に、五面体ソリッド要素や六面体ソリッド要素を主体とした撚り構造体の解析モデルを作成できるので、撚り構造体の解析モデルを作成する際の手間を軽減できる。また、本実施形態では、五面体ソリッド要素や六面体ソリッド要素を主体とした撚り構造体の解析モデルを作成できるので、解析精度が向上し、撚り構造体の性能を適切に評価できる。さらに、直線解析モデルをその両端部で捻った捻り解析を実行することで、初期応力や初期ひずみを有する撚り解析モデルを作成できるので、実際の撚り構造体の応力やひずみ状態をより忠実に再現できる。   As described above, in the present embodiment, first, the reinforcement layer of the twist structure is used as a linear analysis model (linear analysis model), and then the twist model is twisted by performing twist analysis that twists both ends of the linear analysis model. Create for each body reinforcement layer. Then, an analysis model of a twist structure is created by combining twist models corresponding to the respective reinforcing layers. In this way, by using a linear shape analysis model, the shape of the twisted structure can be faithfully reproduced, and a straight line analysis model mainly composed of pentahedral solid elements and hexahedral solid elements can be easily created. A twist model can be easily created by executing a twist analysis in which a straight line-shaped straight line analysis model is twisted at both ends thereof. As described above, in this embodiment, an analysis model of a twisted structure mainly composed of a pentahedral solid element and a hexahedral solid element can be easily created. Therefore, labor for creating an analysis model of a twisted structure can be reduced. . Moreover, in this embodiment, since the analysis model of the twist structure mainly composed of the pentahedral solid element and the hexahedral solid element can be created, the analysis accuracy is improved, and the performance of the twist structure can be appropriately evaluated. Furthermore, a twist analysis model with initial stress and initial strain can be created by performing a twist analysis that twists the linear analysis model at both ends, so the stress and strain state of the actual twist structure can be reproduced more faithfully. it can.

以上のように、本発明に係る撚り構造体モデルの作成方法及び撚り構造体モデルの作成用コンピュータプログラムは、コンピュータで解析可能な、撚り構造体の解析モデルを作成することに有用である。   As described above, the method for creating a twisted structure model and the computer program for creating a twisted structure model according to the present invention are useful for creating an analysis model of a twisted structure that can be analyzed by a computer.

1 タイヤ
2 カーカス
3 ベルト
4 ベルトカバー
5 ビードコア
6 キャップトレッド
10 補強コード
10M、10Ma、10Mb 撚り構造体モデル
10P 板要素
11 第1補強層
11M2、11M2a 第1撚りモデル
11M1 第1直線解析モデル
12 第2補強層
12M2 第2撚りモデル
12M1 第2直線解析モデル
13、15 素線
13M、13M2 第1素線モデル
14、16 母材
14M、14M2、14M2a 第1母材モデル
15M、15M2 第2素線モデル
16M、16M2 第2母材モデル
20 ゴム
20S ソリッド要素
30M タイヤモデル
50 撚り構造体モデルの作成装置
50m 記憶部
50p 処理部
51 モデル作成部
52 解析部
53 条件判定部
59 入出力部
60 端末装置
61 入出力装置
62 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tire 2 Carcass 3 Belt 4 Belt cover 5 Bead core 6 Cap tread 10 Reinforcement cord 10M, 10Ma, 10Mb Twisted structure model 10P Board element 11 1st reinforcement layer 11M2, 11M2a 1st twist model 11M1 1st linear analysis model 12 2nd Reinforcement layer 12M2 Second strand model 12M1 Second linear analysis model 13, 15 Strand 13M, 13M2 First strand model 14, 16 Base material 14M, 14M2, 14M2a First base material model 15M, 15M2 Second strand model 16M , 16M2 second base material model 20 rubber 20S solid element 30M tire model 50 twisted structure model creation device 50m storage unit 50p processing unit 51 model creation unit 52 analysis unit 53 condition determination unit 59 input / output unit 60 terminal device 61 input / output Device 62 Display device

Claims (7)

母材と素線とを組み合わせた補強層が複数組み合わされるとともに、構造物に埋め込まれて、前記構造物を補強する撚り構造体について、コンピュータで解析可能な前記撚り構造体のモデルを作成するにあたり、
それぞれの前記補強層を構成する前記素線を直線形状とした、コンピュータで解析可能な直線解析モデルを作成する手順と、
それぞれの前記直線解析モデルの両端に、それぞれの前記直線解析モデルの中心軸の周りで前記直線解析モデルを捻るための境界条件を設定する手順と、
設定された前記境界条件に基づき、それぞれの前記直線解析モデルをそれぞれの前記中心軸の周りに捻る捻り解析を実行することによって、それぞれの前記直線解析モデルに対応する撚りモデルを作成する手順と、
それぞれの前記撚りモデルを組み合わせる手順と、
それぞれの前記撚りモデル間における拘束条件、及びそれぞれの前記撚りモデルの素線と母材との拘束条件を設定して、撚り構造体モデルを作成する手順と、
を含むことを特徴とする撚り構造体モデルの作成方法。
When creating a model of a twisted structure that can be analyzed by a computer for a twisted structure that reinforces the structure by combining a plurality of reinforcing layers that are a combination of a base material and wire. ,
A procedure for creating a linear analysis model that can be analyzed by a computer, in which the strands constituting each of the reinforcing layers have a linear shape,
A procedure for setting boundary conditions for twisting the linear analysis model around the central axis of the linear analysis model at both ends of the linear analysis model;
A procedure for creating a twist model corresponding to each linear analysis model by performing a twist analysis that twists each linear analysis model around each central axis based on the set boundary conditions;
Combining each of the twisted models;
A procedure for creating a twisted structure model by setting a constraint condition between each of the twist models, and a constraint condition between the strand and the base material of each of the twist models,
A method for creating a twisted structure model, comprising:
前記撚りモデルのうち少なくとも一つは、前記母材の解析モデルが一部に存在する請求項1に記載の撚り構造体モデルの作成方法。   The method for creating a twisted structure model according to claim 1, wherein at least one of the twisted models includes an analysis model of the base material in part. 前記撚り構造体モデルの両端部のうち少なくとも一方を、前記母材の解析モデルとする請求項1又は2に記載の撚り構造体モデルの作成方法。   The method for creating a twisted structure model according to claim 1 or 2, wherein at least one of both ends of the twisted structure model is an analysis model of the base material. 前記撚り構造体モデルを構成する素線の解析モデルの端面と隣接している前記母材の解析モデルとの間には、剥離又は接触を設定する請求項3に記載の撚り構造体モデルの作成方法。   4. Creation of a twisted structure model according to claim 3, wherein separation or contact is set between an end face of an analysis model of a strand constituting the twisted structure model and an analysis model of the adjacent base material. Method. 前記撚り構造体モデルの形状を、前記構造物の解析モデルに埋め込まれる状態に合わせて変更する請求項1から4のいずれか1項に記載の撚り構造体モデルの作成方法。   The method for creating a twisted structure model according to any one of claims 1 to 4, wherein the shape of the twisted structure model is changed according to a state embedded in an analysis model of the structure. 前記母材はゴムである請求項1から5のいずれか1項に記載の撚り構造体モデルの作成方法。   The method for creating a twisted structure model according to any one of claims 1 to 5, wherein the base material is rubber. 請求項1から6のいずれか1項に記載の撚り構造体モデルの作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする撚り構造体モデルの作成用コンピュータプログラム。   A computer program for creating a twisted structure model, which causes a computer to execute the method for creating a twisted structure model according to any one of claims 1 to 6.
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