JP5841767B2 - 解析装置、その方法及びそのプログラム - Google Patents
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Description
本実施形態の解析装置10の構成について、図1のブロック図に基づいて説明する。
まず、第1モデル作成部12について図3と図4に基づいて説明する。図3は、タイヤ100の半断面図であり、図4は、このタイヤ100を有限要素法における複数の要素に分割した2次元のタイヤモデル120の図である。
次に、第2モデル作成部14について図3及び図4に基づいて説明する。
次に、組合せ部16について図4に基づいて説明する。
次に、内圧負荷部18ついて図5に基づいて説明する。
次に、拘束部20ついて説明する。
次に、追加部22ついて図6に基づいて説明する。
次に、付与部24ついて図6に基づいて説明する。
削除部26は、組合せモデル300から、リムモデル202の接触を解除し、リムモデル202を削除する。
3次元モデル作成部28は、リムモデル202を削除した2次元のタイヤモデル120から3次元のタイヤモデルを作成する。この作成方法は、リムモデル202を削除し、仮想要素122が追加されたタイヤモデル120を、前記した車軸の回転軸を中心に回転させることによって、有限要素法に用いる3次元タイヤモデルを作成する。
次に、解析部30ついて説明する。
上記の解析部30における解析において、仮想要素122の役割について図7と図8に基づいて説明する。図7及び図8は、解析による仮想要素122の変形前及び変形後のタイヤモデル120の状態を示すものであり、(a)がタイヤモデル120全体の図であり、(b)がビード部124及び仮想要素122の拡大図である。
次に、解析装置10の動作状態について、図2のフローチャートに基づいて説明する。
次に、本実施形態の解析装置10を用いた実施例と、従来の方法を用いた比較例1〜比較例3の解析結果について説明する。
第1の解析結果について図9の表に基づいて説明する。第1の解析は、タイヤサイズが205/45ZR17、空気圧が200kPa、リムの種類が17ラ7JJ、荷重が4000N、タイヤモデル120の節点数は37,240、要素の数が28,736個における、コーナリングフォース(以下、「CF」という)の性能の解析を行う。
次に、第2の解析結果について図10の表に基づいて説明する。第2の解析は、タイヤサイズが225/55ZR18、空気圧が240kPa、リムの種類が18ラ7JJ、荷重が4500N、タイヤモデル120の節点数が56,624、要素数が31,570個における、CFの性能の解析を行う。
本実施例によれば、仮想要素122をタイヤモデル120のビート部124の外側の領域に追加することにより、解析を行う際にタイヤモデル120が大きく変形しても、仮想要素122が大きく圧縮又は変形して、タイヤモデル120とリムモデル202とが接触することがなく、接触問題を計算する必要がないため、解析の計算時間を短縮できる。また、仮想要素122の変形又は圧縮によって、タイヤモデル120とリムモデル202との貫通及び重複を回避することができるため、解析精度の悪化を防止できる。
Claims (8)
- 第1構造体と第2構造体とを組み合わせ、有限要素法を用いた解析を行うためのタイヤのモデルを作成する解析装置において、
前記第1構造体に関して、前記有限要素法に用いる複数の要素に分割された第1モデルを作成する第1モデル作成部と、
前記第2構造体に関して、複数の前記要素に分割された第2モデルを作成する第2モデル作成部と、
前記第1モデルと前記第2モデルを組み合わせて組合せモデルを作成する組合せ部と、
前記組合せモデルに関して、前記第1モデルの外側であって、前記第2モデルが前記解析によって相対的に接近して接触する領域に、前記第1構造体と連続した仮想要素を追加する追加部と、
前記仮想要素にヤング率が前記タイヤのゴム材料の標準値の1/1000〜1/10000の物性値で、かつ、ポアソン比が0の物性値を付与する付与部を有することを特徴とする解析装置。 - 前記第1構造体が前記タイヤであり、前記第2構造体がホイールのリムであり、
前記第1モデル作成部は、前記第1モデルとして前記タイヤの2次元のタイヤモデルを作成し、
前記第2モデル作成部は、前記第2モデルとして前記リムの2次元のリムモデルを作成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の解析装置。 - 前記タイヤモデル内部に内圧を負荷して前記組合せモデルを変位させる内圧負荷部と、
前記変位した組合せモデルに関して、前記タイヤモデルと前記リムモデルとの接触領域の節点について相対的変位が発生しないように拘束する拘束部と、
をさらに有し、
前記追加部は、前記変位した組合せモデルに前記仮想要素を追加する、
ことを特徴とする請求項2に記載の解析装置。 - 前記仮想要素が追加された前記組合せモデルから前記リムモデルを削除して解析用の2次元の解析タイヤモデルを作成する削除部と、
2次元の前記解析タイヤモデルを車軸回りに回転させて、3次元タイヤモデルを作成する3次元モデル作成部と、
前記3次元タイヤモデルを用いて、前記有限要素法に基づく前記タイヤの解析を行う解析部と、
をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の解析装置。 - 前記解析部は、前記タイヤの接地解析、又は、転動解析を行う、
ことを特徴とする請求項4に記載の解析装置。 - 前記第1構造体がタイヤのトレッド面にあるスリット(横方向の溝)の片側の側壁面であり、前記第2構造体は対面側の側壁面であり、前記第1モデル作成部は、前記第1モデルとして前記タイヤのタイヤモデルを作成し、前記第2モデル作成部も同様にタイヤモデルを作成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の解析装置。 - 第1構造体と第2構造体とを組み合わせ、有限要素法を用いた解析を行うためのタイヤのモデルを作成する解析方法において、
前記第1構造体に関して、前記有限要素法に用いる複数の要素に分割された第1モデルを作成する第1モデル作成ステップと、
前記第2構造体に関して、複数の前記要素に分割された第2モデルを作成する第2モデル作成ステップと、
前記第1モデルと前記第2モデルを組み合わせて組合せモデルを作成する組合せステップと、
前記組合せモデルに関して、
前記第1モデルと前記第2モデルの間の変形することによって接近して接触する領域に、前記第1構造体、及び第2構造体と連続した仮想要素を追加するステップと、
前記仮想要素にヤング率が前記タイヤのゴム材料の標準値の1/1000〜1/10000の物性値で、かつ、ポアソン比が0の物性値を付与する付与ステップを有することを特徴とする解析方法。 - 第1構造体と第2構造体とを組み合わせ、有限要素法を用いた解析を行うためのタイヤのモデルを作成する解析プログラムにおいて、
コンピュータに、
前記第1構造体に関して、前記有限要素法に用いる複数の要素に分割された第1モデルを作成する第1モデル作成機能と、
前記第2構造体に関して、複数の前記要素に分割された第2モデルを作成する第2モデル作成機能と、
前記第1モデルと前記第2モデルを組み合わせて組合せモデルを作成する組合せ機能と、
前記組合せモデルに関して、前記第1モデルの外側であって、前記第2モデルが前記解析によって相対的に接近して接触する領域に、前記第1構造体と連続した仮想要素を追加する追加機能と、
前記仮想要素にヤング率が前記タイヤのゴム材料の標準値の1/1000〜1/10000の物性値で、かつ、ポアソン比が0の物性値を付与する付与機能と、
を実現させるための解析プログラム。
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