JP6115049B2 - Tire model creation method, simulation apparatus, and tire model creation program - Google Patents
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Description
この発明は、タイヤモデル作成方法、シミュレーション装置およびタイヤモデル作成プログラムに関し、さらに詳しくは、タイヤモデルの作成時間および解析時間を短縮できるタイヤモデル作成方法、シミュレーション装置およびタイヤモデル作成プログラムを提供することに関する。 The present invention relates to a tire model creation method, a simulation apparatus, and a tire model creation program. More specifically, the present invention relates to providing a tire model creation method, a simulation apparatus, and a tire model creation program that can reduce tire model creation time and analysis time. .
近年では、コンピュータ解析可能なタイヤモデルを作成してシミュレーションを行うシミュレーション装置が実用化されている。かかるシミュレーション装置として、特許文献1に記載される技術が知られている。
In recent years, a simulation apparatus that creates a tire model that can be analyzed by a computer and performs a simulation has been put into practical use. As such a simulation apparatus, a technique described in
一般に、タイヤモデルは、数十万〜数百万の要素から構成されるため、その作成および解析にあたり膨大な時間を要するという課題がある。 Generally, since a tire model is composed of hundreds of thousands to millions of elements, there is a problem that enormous time is required for its creation and analysis.
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイヤモデルの作成時間および解析時間を短縮できるタイヤモデル作成方法、シミュレーション装置およびタイヤモデル作成プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a tire model creation method, a simulation apparatus, and a tire model creation program capable of shortening a tire model creation time and an analysis time.
上記目的を達成するため、この発明にかかるタイヤモデル作成方法は、シミュレーション装置を用いてコンピュータ解析可能なタイヤモデルを作成するタイヤモデル作成方法であって、前記シミュレーション装置は、前記タイヤモデルをタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデルを作成するセクションモデル作成ステップと、一対の前記セクションモデルと所定のリムモデルとの組立体を作成する組立体モデル作成ステップと、所定の初期状態を基準とした所定のインフレート解析条件下における前記セクションモデルのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定ステップと、前記初期状態を基準とした前記インフレート解析条件下における前記リムモデルの径方向にかかる前記一対のセクションモデル間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定ステップと、前記一対のセクションモデルに対して前記インフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定ステップと、インフレート状態にある少なくとも一方の前記セクションモデルをタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成する展開ステップと、隣接する前記セクションモデルを接合する接合ステップとを行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a tire model creation method according to the present invention is a tire model creation method for creating a tire model that can be analyzed by a computer using a simulation device, and the simulation device uses a tire model for tire circumference analysis. A section model creating step for creating a section model constituting one section when divided into a plurality of sections in a direction, an assembly model creating step for creating an assembly of a pair of the section model and a predetermined rim model , Periodic boundary condition setting step in which the difference in displacement between both end faces in the tire circumferential direction of the section model under a predetermined inflation analysis condition based on the initial state is zero, and the inflation based on the initial state according to the radial direction of the Rimumoderu in the analysis conditions A constraint condition setting step of setting a condition for the relative displacement between the serial pair of sections model zero, and blown analysis condition setting step of setting the blown analysis conditions for the pair of sections models inflated An unfolding step of unfolding at least one of the section models in the tire circumferential direction to create an annular assembly of the section models and a joining step of joining the adjacent section models are performed.
また、この発明にかかるシミュレーション装置は、コンピュータ解析可能なタイヤモデルを作成してシミュレーションを行うシミュレーション装置であって、前記タイヤモデルをタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデルを作成するセクションモデル作成部と、一対の前記セクションモデルと所定のリムモデルとの組立体を作成する組立体モデル作成部と、所定の初期状態を基準とした所定のインフレート解析条件下における前記セクションモデルのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定部と、前記初期状態を基準とした前記インフレート解析条件下における前記リムモデルの径方向にかかる前記一対のセクションモデル間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定部と、前記一対のセクションモデルに対して前記インフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定部と、インフレート状態にある少なくとも一方の前記セクションモデルをタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成する展開部と、隣接する前記セクションモデルを接合する接合部とを備えることを特徴とする。 The simulation apparatus according to the present invention is a simulation apparatus that creates a computer-analysable tire model and performs simulation, and configures one section when the tire model is divided into a plurality of tire circumferential directions. A section model creating unit for creating a model, an assembly model creating unit for creating an assembly of a pair of the section model and a predetermined rim model, and the predetermined under inflation analysis conditions based on a predetermined initial state. A periodic boundary condition setting unit that sets a difference in displacement amount between both end faces in the tire circumferential direction of the section model to be zero, and the pair of sections in the radial direction of the rim model under the inflation analysis condition based on the initial state Constraint that sets the condition for zero relative displacement between models A setting unit, and blown analysis condition setting unit for setting the blown analysis conditions for the pair of sections model, the expand at least one of the sections model is in inflated the tire circumferential direction section model The development part which produces the cyclic | annular aggregate | assembly of this, and the junction part which joins the said adjacent section model are characterized by the above-mentioned.
また、この発明にかかるタイヤモデル作成プログラムは、コンピュータ解析可能なタイヤモデルを作成するためのタイヤモデル作成プログラムであって、前記タイヤモデルをタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデルを作成するセクションモデル作成ステップと、一対の前記セクションモデルと所定のリムモデルとの組立体を作成する組立体モデル作成ステップと、所定の初期状態を基準とした所定のインフレート解析条件下における前記セクションモデルのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定ステップと、前記初期状態を基準とした前記インフレート解析条件下における前記リムモデルの径方向にかかる前記一対のセクションモデル間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定ステップと、前記一対のセクションモデルに対して前記インフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定ステップと、インフレート状態にある少なくとも一方の前記セクションモデルをタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成する展開ステップと、隣接する前記セクションモデルを接合する接合ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
A tire model creation program according to the present invention is a tire model creation program for creating a computer model capable of being analyzed by a computer, and constitutes one section when the tire model is divided into a plurality of tire circumferential directions. A section model creating step for creating a section model to be performed, an assembly model creating step for creating an assembly of the pair of section models and a predetermined rim model, and a predetermined inflation analysis condition based on a predetermined initial state a periodic boundary condition setting step of zero the difference in the amount of displacement of the both end surfaces in the tire circumferential direction of the section model in the pair according to a radial direction of the Rimumoderu in the blown analysis conditions relative to the said initial state The condition that the relative displacement between the section models is zero A constraint condition setting step for a constant, and blown analysis condition setting step of setting the blown analysis conditions for the pair of sections model, expand at least one of the sections model is in inflated the tire circumferential direction And causing the computer to execute a developing step for creating the annular assembly of the section models and a joining step for joining the adjacent section models.
この発明にかかるタイヤモデル作成方法、シミュレーション装置およびタイヤモデル作成プログラムによれば、タイヤモデルの一部であるセクションモデルに対してインフレート解析条件を設定し、複数のセクションモデルをタイヤ周方向に展開および接合してタイヤモデルを作成するので、タイヤのフルモデルを作成した後にインフレート解析条件を設定する構成と比較して、インフレート解析条件の設定に要する時間を短縮できる。これにより、タイヤモデル作成時間およびシミュレーション解析時間を短縮できる利点がある。 According to the tire model creation method, simulation apparatus, and tire model creation program according to the present invention, inflation analysis conditions are set for a section model that is a part of the tire model, and a plurality of section models are developed in the tire circumferential direction. Since the tire model is created by joining the tire models, the time required for setting the inflation analysis conditions can be reduced as compared with the configuration in which the inflation analysis conditions are set after the full tire model is created. This has the advantage that the tire model creation time and simulation analysis time can be shortened.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Further, the constituent elements of this embodiment include those that can be replaced while maintaining the identity of the invention and that are obvious for replacement. In addition, a plurality of modifications described in this embodiment can be arbitrarily combined within a range obvious to those skilled in the art.
[タイヤのシミュレーション装置]
図1は、この発明の実施の形態にかかるタイヤのシミュレーション装置を示す機能ブロック図である。
[Tire simulation device]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a tire simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
このシミュレーション装置1は、後述するタイヤモデルを作成し、また、タイヤモデルを用いたシミュレーションを行う装置である。このシミュレーション装置1は、処理装置2と、入力装置3と、表示装置4とを備える。
The
処理装置2は、例えば、PC(Personal Computer)であり、CPU(Central Processing Unit)21と、RAM(Random Access Memory)22およびROM(Read-Only Memory)23とを有する。また、処理装置2は、入出力部24を介して外部の入力装置3および表示装置4に接続される。ROM23には、後述する各種のプログラム23a〜23lが格納される。入力装置3は、タイヤモデルを作成するために必要な条件(タイヤ設計条件、パーツの選択、特性パラメータの設定変更など)やシミュレーションの試験条件などの入力データを処理装置2に入力するための装置であり、例えば、キーボードおよびマウスから構成される。表示装置4は、条件入力画面やシミュレーション結果などを表示する装置であり、例えば、PCモニタから構成される。
The
このシミュレーション装置1では、処理装置2のCPU21が、入力装置3からの入力データやROM23から読み込んだ各種データなどをRAM22に一時的に記憶する。また、CPU21が、これらのデータを必要に応じて参照しつつ、ROM23に格納された各種プログラム23a〜23lを読み込んで実行する。また、CPU21が、作成されたタイヤモデルやシミュレーション結果などを表示装置4に表示する。これにより、シミュレーション装置1の各種機能が実現される。
In the
[空気入りタイヤ]
図10は、一般的な空気入りタイヤを示すタイヤ子午線方向の断面図である。図11は、図10に記載した空気入りタイヤのトレッドパターンを示す平面図である。これらの図は、一例として、トラック・バスなどに装着される重荷重用ラジアルタイヤを示している。また、図11は、一例として、ピッチバリエーション構造を有するトレッドパターンを示している。なお、符号「CL」は、タイヤ赤道面である。
[Pneumatic tire]
FIG. 10 is a cross-sectional view in the tire meridian direction showing a general pneumatic tire. FIG. 11 is a plan view showing a tread pattern of the pneumatic tire depicted in FIG. 10. These drawings show, as an example, a heavy-duty radial tire mounted on a truck or bus. FIG. 11 shows a tread pattern having a pitch variation structure as an example. Reference sign “CL” is a tire equator plane.
図10の構成では、空気入りタイヤ100が、タイヤ回転軸を中心とする環状構造を有し、一対のビードコア11、11と、一対のビードフィラー12、12と、カーカス層13と、ベルト層14と、トレッドゴム15と、一対のサイドウォールゴム16、16とを備える。一対のビードコア11、11は、環状構造を有し、左右のビード部のコアを構成する。一対のビードフィラー12、12は、一対のビードコア11、11のタイヤ径方向外周にそれぞれ配置されてビード部を補強する。カーカス層13は、スチールあるいは有機繊維材(例えば、アラミド、ナイロン、ポリエステル、レーヨンなど)から成る複数のカーカスコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成され、左右のビードコア11、11間にトロイダル状に架け渡されてタイヤの骨格を構成する。ベルト層14は、スチールあるいは有機繊維材から成る複数のベルトコードをコートゴムで被覆して圧延加工して成る複数のベルトプライ141〜144を積層して成る。トレッドゴム15は、カーカス層13およびベルト層14のタイヤ径方向外周に配置されてタイヤのトレッド部を構成する。一対のサイドウォールゴム16、16は、カーカス層13のタイヤ幅方向外側にそれぞれ配置されて左右のサイドウォール部を構成する。
In the configuration of FIG. 10, the
また、図11に示すように、空気入りタイヤ100が、タイヤ周方向に延在する4本の周方向主溝17と、これらの周方向主溝17に区画されて成る5列の陸部18とを備える。また、各陸部18が、タイヤ周方向に延在する複数のラグ溝19と、これらのラグ溝19に区画されて成る複数のブロック181とを有する。これにより、ブロック181を基調としたトレッドパターンが形成されている。また、各ブロック181が、ブロック181をタイヤ幅方向に貫通するオープンサイプ182をそれぞれ有する。
Further, as shown in FIG. 11, the
また、各陸部18のラグ溝19が、大、中、小の3種類のピッチ長Pa、Pb、Pc(Pa>Pb>Pc)を有する所定の配列パターンでタイヤ周方向に配置される(ピッチバリエーション構造)。このため、各ブロック181の周方向長さが、タイヤ周方向に向かうに連れて周期的に変化する。かかる構成では、走行時に発生するノイズの周波数が分散して、タイヤのパターンノイズが低減される。また、各ブロック181への荷重負荷が最適化されて、偏摩耗が抑制される。
Further, the
[タイヤモデル]
図2は、シミュレーション用のタイヤモデルを示す斜視図である。同図は、図10に記載した空気入りタイヤ100のタイヤモデルであり、空気入りタイヤ100に所定内圧を充填した状態を示している。
[Tire model]
FIG. 2 is a perspective view showing a tire model for simulation. The figure is a tire model of the
タイヤモデル10とは、コンピュータ解析可能な数値データの集合体を用いてタイヤを再現したモデルをいい、数学的モデルや数学的離散化モデルが含まれる。コンピュータ解析とは、例えば、有限要素法、有限差分法、境界要素法などの数値解析をいう。タイヤモデル10は、空気入りタイヤ100を構成する各部材(図10における一対のビードコア11、11、一対のビードフィラー12、12、カーカス層13、ベルト層14、トレッドゴム15、一対のサイドウォールゴム16、16など)の三次元形状を、六面体要素、四面体要素、シェル要素、膜要素などから成る複数の有限要素にそれぞれ分割して空気入りタイヤ100をモデル化する。
The
ここで、タイヤモデル10は、図4に示すように、複数の周方向主溝17(図10および図11参照)を有するトレッド部をモデル化したトレッドモデル1012と、トレッド部を除く他の部分をモデル化したケーシングモデル1011とに区分できる。トレッドモデル1012は、例えば、空気入りタイヤ100のトレッドゴム15に対応するモデルとすることが好ましい。
Here, as shown in FIG. 4, the
このとき、トレッドモデル1012のメッシュサイズ(トレッドモデル1012を分割する有限要素の大きさ)が、ケーシングモデル1011のメッシュサイズの3分の1以下であることが好ましい。すなわち、トレッドモデル1012とケーシングモデル1011とが相互に異なるメッシュサイズを有し、且つ、トレッドモデル1012のメッシュサイズがケーシングモデル1011のメッシュサイズよりも細かく設定される。具体的には、トレッドモデル1012のうち、空気入りタイヤ100の陸部18、ラグ溝19、ブロック181およびサイプ182(図11参照)を表すモデルのメッシュサイズが、ケーシングモデル1011のメッシュサイズの4分の1以下に設定され、好ましくは、7分の1以下に設定される。
At this time, the mesh size of the tread model 1012 (the size of the finite element that divides the tread model 1012) is preferably equal to or less than one third of the mesh size of the
また、トレッドモデル1012のうち空気入りタイヤ100の周方向主溝17の溝底を示すモデルのメッシュサイズが、周囲の陸部18、ラグ溝19、ブロック181およびサイプ182を表すモデルのメッシュサイズの5分の1以下に設定されることが好ましく、10分の1以下に設定されることがより好ましい。すなわち、周方向主溝17の溝底を示すモデルのメッシュサイズは、周囲の陸部18等を示すモデルのメッシュサイズよりもさらに細かく設定される。これにより、周方向主溝17の溝底に発生するグルーブクラックなどの解析精度を向上できる。
Further, the mesh size of the model showing the groove bottom of the circumferential
また、トレッドモデル1012が、陸部18の踏面からサイプ182の底部までのモデルが、少なくとも2層以上のメッシュで分割されて成ることが好ましい。このように、サイプ深さ方向に2層以上のメッシュを設けることにより、サイプ182の捩り変形の解析精度を向上できる。
Moreover, it is preferable that the
[タイヤモデル作成方法]
上記のような空気入りタイヤ100では、周方向主溝17、22の溝壁底にグルーブクラックが発生するという課題がある。かかるグルーブクラックは、周方向主溝の溝壁底の最大主ひずみに影響を受けることが知られている。
[Tire model creation method]
In the
このため、タイヤモデル10の作成では、溝壁底における主ひずみの発生現象を精度良く再現できることが要求される。具体的には、周方向主溝17、22の溝壁形状の相異(例えば、ストレート溝、ジグザグ溝の相異)、オープンサイプ182の有無、溝底に形成されたストーンイジェクタ(図示省略)の有無などのトレッドパターンの詳細な構造を精度良く再現できるタイヤモデル10の構築が要求される。
For this reason, the creation of the
しかしながら、かかるタイヤモデル10は、数十万〜数百万の要素から構成されるため、その作成および解析にあたり膨大な時間を要するという課題がある。
However, since the
そこで、このタイヤモデル作成方法では、タイヤモデルの作成時間および解析時間を短縮するために、以下の構成を採用する。 Therefore, in this tire model creation method, the following configuration is adopted in order to shorten the tire model creation time and the analysis time.
図3〜図8は、図1に記載したシミュレーション装置1によるタイヤモデル作成方法を示すフローチャート(図3)および説明図(図4〜図8)である。これらの図において、図4は、1つのセクションモデル101A(101B)とリムモデル20との組立体モデルを示している。また、図5は、一対のセクションモデル101A、101Bとリムモデル20との組立体モデルに所定内圧を付与した状態を示している。また、図6は、一対のセクションモデル101A、101Bの関係を模式的に示している。図7は、セクションモデル101A(101B)表面の代表的な節点を示している。図8は、一対のセクションモデル101A(101B)の片側のビードコアの代表的な節点を示している。
3 to 8 are a flowchart (FIG. 3) and an explanatory diagram (FIGS. 4 to 8) showing a tire model creation method by the
ステップST01では、処理装置2が、一対のセクションモデル101A、101Bおよびリムモデル20をそれぞれ作成する(セクションモデル作成ステップ)(図3および図4参照)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23からセクションモデル作成プログラム23aを読み込んで実行することにより、一対のセクションモデル101A、101Bを作成する。また、CPU21が、ROM23からリムモデル作成プログラム23bを読み込んで実行することにより、リムモデル20を作成する。また、セクションモデル101A、101Bおよびリムモデル20の作成にあたり必要な情報が、入力装置3から処理装置2に入力されて、RAM22に記憶される。
In step ST01, the
セクションモデル101A(101B)は、図4に示すように、タイヤモデル10(図2参照)をタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するモデルであり、タイヤモデル10(図2参照)の一部を構成する。また、1つのセクションモデル101A(101B)のタイヤ周方向(θ軸方向)の長さは、任意に設定できる。理論的には、1つのセクションモデル101A(101B)が、タイヤモデル10(図2参照)を少なくとも2組かつ4つに分割したときのモデルであれば足りる。また、後述するように、タイヤ解析に要する時間を短縮するためには、1つのセクションモデル101A(101B)が、タイヤモデル10をより細かくタイヤ周方向に分割したときのモデルであることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the
例えば、図4の構成では、1つのセクションモデル101A(101B)が、タイヤ回転軸を含む平面(タイヤ子午断面)により図11における単位ピッチ長Pa(Pb、Pc)毎に分割されたタイヤモデル10の1つのセクションに相当する。このため、1つのセクションモデル101A(101B)が、タイヤ周方向に約2[deg]の厚さを有している。また、第二のセクションモデル101Bが、第一のセクションモデル101Aのデータを複製して作成されている。このため、対となるセクションモデル101A、101Bが、同一構造を有し、同一の要素および節点を有している。また、1つのセクションモデル101A(101B)が、約1万3000個の要素から構成されている。また、タイヤモデル10全体が、約80万個の要素から構成されている。
For example, in the configuration of FIG. 4, a
なお、図4の構成では、上記のように、1つのセクションモデル101A(101B)が、単位ピッチ長Pa(Pb、Pc)あたりの区間をモデル化している。しかし、これに限らず、1つのセクションモデル101A(101B)が、複数種類のピッチ長を含む区間を表すモデルであっても良いし、トレッドパターンのタイヤ周方向にかかる単位周期あたりの区間を表すモデルであっても良い。
In the configuration of FIG. 4, as described above, one
リムモデル20は、空気入りタイヤ100を装着するリム(図示省略)を表すモデルである。例えば、図4の構成では、リムモデル20が、リムの左右のリムフランジ部を表す環状モデル部201、201から構成されている。
The
ステップST02では、処理装置2が、リムモデル20の回転軸を中心とする円筒座標系を設定する(座標系設定ステップ)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23から座標系設定プログラム23cを読み込んで実行することにより、上記の円筒座標系を設定する。
In step ST02, the
この円筒座標系は、リムモデル20の回転軸をZ軸とし、Z軸上における左右のリムフランジ部の中心点を原点Oとし、Z軸に垂直な方向(リムモデル20の径方向)にr軸をとり、Z軸周りにθ軸をとる。タイヤモデル10をリムモデル20にインフレートした状態では、タイヤモデル10の回転軸がZ軸となり、タイヤモデル10のタイヤ赤道面CLとZ軸との交点が原点Oとなり、タイヤ径方向がr軸となり、タイヤ周方向がθ軸となる。
In this cylindrical coordinate system, the rotation axis of the
ステップST03では、処理装置2が、一対のセクションモデル101A、101Bをリムモデル20上に配置して、セクションモデル101A、101Bとリムモデル20との組立体モデルを作成する(組立体モデル作成ステップ)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23から組立体モデル作成プログラム23dを読み込んで実行することにより、セクションモデル101A、101Bとリムモデル20との組立体モデルを作成する。
In step ST03, the
このセクションモデル101A、101Bとリムモデル20との組立体モデルでは、図4に示すように、セクションモデル101A(101B)の左右のビード部がリムモデル20の環状モデル部201、201に嵌合するように、各セクションモデル101A、101Bがそれぞれ配置される。また、図5に示すように、一対のセクションモデル101A、101Bが、相互に同一構造を有し、初期状態(無負荷状態)にてZ軸を中心として相互に点対称に配置される。
In the assembly model of the
ステップST04では、処理装置2が、一対のセクションモデル101A、101Bの周期境界条件を設定する(周期境界条件設定ステップ)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23から周期境界条件設定プログラム23eを読み込んで実行することにより、セクションモデル101A、101Bの周期境界条件を設定する。
In step ST04, the
この周期境界条件は、図6に示すように、第一のセクションモデル101Aのθ軸方向にかかる一方の端面(タイヤ子午断面)にある任意の節点P1i(i=1〜m:mは整数)と、他方の端面にあり任意の節点P1iに対応する節点Q1j(j=1〜n:nは整数)との変位量の差がゼロに設定される。同様に、第二のセクションモデル101Bのθ軸方向にかかる一方の端面にある任意の節点P2i(i=1〜m:mは整数)と、他方の端面にあり一方の節点P2iに対応する節点Q2j(j=1〜n:nは整数)との変位量の差がゼロに設定される。また、一対のセクションモデル101A、101Bの端面にあるすべての節点について、上記の境界条件がそれぞれ設定される。
As shown in FIG. 6, this periodic boundary condition is an arbitrary node P1i (i = 1 to m: m is an integer) on one end face (tire meridian section) in the θ-axis direction of the
この周期境界条件は、概念的には、セクションモデル101A(101B)の一方の端面にある節点P1iと、他方の端面にある対応する節点Q1jとのr軸方向、θ軸方向およびZ軸方向にかかる変位量が常に等しいことを意味する。具体的には、周期境界条件が、以下の数式(1)〜(6)で表される。なお、Ur、UθおよびUZは、r軸方向、θ軸方向およびZ軸方向にかかる各節点の変位を示す。
Conceptually, this periodic boundary condition is defined in the r-axis direction, the θ-axis direction, and the Z-axis direction between the node P1i on one end face of the
第一のセクションモデル101A:
Ur(Q1j)−Ur(P1i)=0 ・・・(1)
Uθ(Q1j)−Uθ(P1i)=0 ・・・(2)
UZ(Q1j)−UZ(P1i)=0 ・・・(3)
第二のセクションモデル101B:
Ur(Q2j)−Ur(P2i)=0 ・・・(4)
Uθ(Q2j)−Uθ(P2i)=0 ・・・(5)
UZ(Q2j)−UZ(P2i)=0 ・・・(6)
Ur (Q1j) -Ur (P1i) = 0 (1)
Uθ (Q1j) −Uθ (P1i) = 0 (2)
UZ (Q1j) −UZ (P1i) = 0 (3)
Ur (Q2j) -Ur (P2i) = 0 (4)
Uθ (Q2j) −Uθ (P2i) = 0 (5)
UZ (Q2j) −UZ (P2i) = 0 (6)
なお、図6の構成では、1つのセクションモデル101A(101B)における一方の端面にある節点P1iの個数mと、他方の端面にある節点Q1jの個数nとが等しく(m=n)、両端面の節点P1i、Q1jが1対1でそれぞれ対応している。
In the configuration of FIG. 6, the number m of nodes P1i on one end face in one
しかし、これに限らず、1つのセクションモデル101A(101B)における一方の端面にある節点P1iの個数mと、他方の端面にある節点Q1jの個数nとが相互に異なっていても良い(m≠n)。この場合には、一方の端面にある節点P1iを他方の端面に対してθ軸方向に投影したときに、任意の節点P1iと、この節点P1iに最も近い節点Q1jとの組について、上記の周期境界条件がそれぞれ設定される。
However, the present invention is not limited to this, and the number m of nodes P1i on one end face and the number n of nodes Q1j on the other end face in one
ステップST05では、処理装置2が、セクションモデル101A(101B)とリムモデル20との相互作用を設定する(相互作用設定ステップ)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23から相互作用設定プログラム23fを読み込んで実行することにより、セクションモデル101A(101B)とリムモデル20との相互作用を設定する。
In step ST05, the
この相互作用は、セクションモデル101A(101B)とリムモデル20との相対運動あるいは接触現象をいう。ここでは、セクションモデル101A(101B)が柔軟体ないしは弾性体であり、剛体であるリムモデル20に対して変形および変位する。
This interaction refers to a relative motion or a contact phenomenon between the
ステップST06では、処理装置2が、一対のセクションモデル101A、101B間のr軸方向の相対変位の拘束条件を設定する(拘束条件設定ステップ)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23から拘束条件設定プログラム23gを読み込んで実行することにより、対向する一対のセクションモデル101A、101B間のr軸方向の相対変位の拘束条件を設定する。
In step ST06, the
この拘束条件は、一対のセクションモデル101A、101B間のr軸方向の相対変位がゼロとなるように設定される。具体的には、第一のセクションモデル101Aの表面にある任意の節点と、第二のセクションモデル101Bの表面にあり節点に対応する節点とのr軸方向の相対変位がゼロとなるように設定される。また、一対のセクションモデル101A、101Bの表面にあるすべての節点について、上記の拘束条件がそれぞれ設定される。
This constraint condition is set so that the relative displacement in the r-axis direction between the pair of
この拘束条件は、概念的には、第一のセクションモデル101Aの節点と、第二のセクションモデル101Bの対応する節点とのr軸方向にかかる距離が常に一定であることを意味する。これにより、対向する一対のセクションモデル101A、101B間に作用するr軸方向の平衡力が自然満足する。例えば、図6の構成では、一対のセクションモデル101A、101Bの両端面にあるすべての節点P1i、Q1j、P2i、Q2jの関係、ならびに、一対のセクションモデル101A、101Bのトレッド面、内周面および側面にあるすべての節点M1k(k=1〜h:hは自然数)、M2k(k=1〜h:hは自然数)について、以下の数式(7)〜(9)に示す拘束条件が設定されている。
This constraint condition conceptually means that the distance in the r-axis direction between the node of the
Ur(P1i)+Ur(P2i)=0 ・・・(7)
Ur(Q1j)+Ur(Q2j)=0 ・・・(8)
Ur(M1k)+Ur(M2k)=0 ・・・(9)
Ur (P1i) + Ur (P2i) = 0 (7)
Ur (Q1j) + Ur (Q2j) = 0 (8)
Ur (M1k) + Ur (M2k) = 0 (9)
なお、この拘束条件は、上記のように、一対のセクションモデル101A、101Bの表面にあるすべて節点について設定されることが好ましい。
Note that, as described above, this constraint condition is preferably set for all nodes on the surfaces of the pair of
しかし、これに限らず、図7に示すように、上記の拘束条件は、一対のセクションモデル101A、101Bの表面にある代表的な節点のみについて設定されても良い。セクションモデル101A(101B)の代表的な節点としては、例えば、タイヤ断面の頂点、外部形状の不連続点、対称点、内部ワイヤのエッジなどが挙げられる。
However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 7, the above constraint conditions may be set only for representative nodes on the surfaces of the pair of
また、図8に示すように、上記の拘束条件は、一対のセクションモデル101A、101Bのビードコアについては、その代表的な節点N11〜N16、N21〜N26のみついて設定されても良い。これは、ビードコアは、剛性が高く変形量が小さいことによる。なお、図8において、節点N11(N21)は、セクションモデル101A(101B)のビードコアの中心点(重心)を示し、節点N12〜N16(N22〜N26)は、セクションモデル101A(101B)のビードコアの周上の頂点を示している。
Further, as shown in FIG. 8, the above constraint conditions may be set for only the representative nodes N11 to N16 and N21 to N26 for the bead cores of the pair of
さらに、上記の拘束条件は、一対のセクションモデル101A、101Bのビードコアの中心点を示す節点N11、N21のみについて、設定されても良い。あるいは、上記の拘束条件は、一対のセクションモデル101A、101Bの両端面におけるビードコアの中心点を示す節点のみについて、設定されても良い。
Furthermore, the above constraint conditions may be set only for the nodes N11 and N21 indicating the center points of the bead cores of the pair of
ステップST07では、処理装置2が、一対のセクションモデル101A、101Bとリムモデル20との組立体モデルに対して、インフレート解析条件を設定する(インフレート解析条件設定ステップ)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23からインフレート解析条件設定プログラム23hを読み込んで実行することにより、組立体モデルに所定のインフレート解析条件を付与する。
In step ST07, the
インフレート解析条件とは、インフレート解析に用いられる設定条件であり、空気入りタイヤ100がリムに装着されて所定の充填空気圧を付与されたときに空気入りタイヤ100に作用するリム嵌合圧力および充填空気圧を反映した解析条件をいう。ここでは、このインフレート解析条件が、タイヤ部分である一対のセクションモデル101A、101Bに対してそれぞれ設定される。かかる部分的なセクションモデル101Aに対してインフレート解析条件を設定する構成では、タイヤのフルモデルを作成した後にインフレート解析条件を設定する構成と比較して、インフレート解析条件が非常に短い。
The inflation analysis condition is a setting condition used for inflation analysis, and a rim fitting pressure that acts on the
例えば、図5の構成では、一対のセクションモデル101A、101Bが、Z軸周りに点対称に配置されてリムモデル20に組み付けられ、これらのセクションモデル101A、101Bにリム嵌合圧および充填空気圧に相当する解析条件が付与されている。また、図6および数式(1)〜(6)に示すように、1つのセクションモデル101A(101B)の一方の端面にある節点P1iと、他方の端面にある対応する節点Q1jとのr軸方向、θ軸方向およびZ軸方向にかかる変位量が同一となるように設定されている(周辺境界条件設定ステップ)。また、図6および数式(7)〜(9)に示すように、一対のセクションモデル101A、101Bの対応する各組の節点P1i、P2i;Q1j、Q2j;M1k、M2kのr軸方向の距離が一定に設定されている。これにより、対向する一対のセクションモデル101A、101B間に作用するr軸方向の平衡力が自然満足している。
For example, in the configuration of FIG. 5, a pair of
ステップST08では、処理装置2が、リムモデル20および一方のセクションモデル101Aの情報を保存する。すなわち、一対のセクションモデル101A、101Bのうち、一方のセクションモデル101Aをリムモデル20に嵌合してインフレートしたときの情報のみが保存される。なお、上記の情報は、処理装置2のCPU21がRAM22に保存する。また、他方のリムモデル101Bの情報は、削除される。
In step ST08, the
このセクションモデル101Aの保存情報には、例えば、セクションモデル101Aの各節点P1i、Q1j、M1kの座標、r軸、θ軸およびZ軸方向の変位Ur(P1i)、Ur(Q1j)、Ur(M1k)、セクションモデル101Aとリムモデル20との接触力、セクションモデル101Aに作用する応力および歪みなどに関する物理的情報が含まれる。したがって、この保存情報のみにより、インフレート状態にある1つのセクションモデル101Aの状態をすべて再現できる。
The stored information of the
ステップST09では、処理装置2が、セクションモデル101Aをθ軸方向にタイヤ全周に渡って展開する。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23からセクションモデル展開プログラム23iを読み込んで実行することにより、セクションモデル101Aを展開する(展開ステップ)。このとき、CPU21が、ステップST08にて保存したセクションモデル101Aの情報をRAM22から読み込んで複製し、この複製した情報をθ軸方向に連続的に配置する。これにより、複数のセクションモデル101Aがタイヤ全周に渡って環状に配列されて、セクションモデル101Aの環状集合体が作成される(図示省略)。
In step ST09, the
なお、上記の構成では、対向する一対のセクションモデル101A、101Bのうち一方のセクションモデル101Aの情報のみが複製されて用いられる(ステップST08〜ST09)。しかし、これに限らず、一対のセクションモデル101A、101Bの双方の情報が保存され、これらの双方が用いられてセクションモデル101A、101Bの環状集合体が生成されても良い。
In the above configuration, only the information of one
ステップST10では、処理装置2が、隣接するセクションモデル101A、101Aの端面間の節点P1i、Q1jが接合される(接合ステップ)。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23から節点接合プログラム23jを読み込んで実行することにより、端面間の節点P1i、Q1jを接合する。これにより、インフレート状態にあるタイヤモデル10(図2参照)が取得される。
In step ST10, the
節点P1i、Q1jの接合は、一方のセクションモデル101Aの接合面にある節点P1iと、隣接する他方のセクションモデル101Aの接合面にある対応する節点Q1jとの相対変位を拘束することにより、行われる。また、隣接するセクションモデル101A、101Aの接合面にあるすべての組の節点P1i、Q1jについて、上記の接合が行われる。
The joining of the nodes P1i and Q1j is performed by restraining the relative displacement between the node P1i on the joining surface of one
ステップST11では、処理装置2が、周辺境界条件(ステップST04)および拘束条件(ステップST06)を解除して、平衡計算を行う。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23から平衡計算プログラム23kを読み込んで実行することにより、上記の処理が行われる。
In step ST11, the
なお、このステップST11は、セクションモデル101Aの捻り変形が小さい場合には、省略されても良い。
Note that this step ST11 may be omitted when the torsional deformation of the
その後に、処理装置2が、上記により取得したタイヤモデル10を用いてタイヤ特性のシミュレーションを行う。具体的には、処理装置2のCPU21が、ROM23からシミュレーションプログラム231を読み込んで実行することにより、各種のシミュレーションが行われる。また、入力装置3から必要な試験条件が入力され、また、表示装置4が試験条件の入力画面やシミュレーション結果などを表示する。
Thereafter, the
シミュレーションでは、例えば、タイヤモデル10に対して垂直応力や剪断応力などに関する所定の試験条件が付与され、これに基づいてタイヤ性能の予測結果が算出される。なお、タイヤ特性には、例えば、タイヤ転動時の接地状況、路面状況(ドライ路面、ウェット路面およびスノー路面など)に対する走行性能や制動性能、コーナリング性能、溝底における耐クラック性能、ブロックの耐偏摩耗性能、転がり抵抗、低水跳ね性能などが含まれる。
In the simulation, for example, predetermined test conditions relating to vertical stress, shear stress, and the like are given to the
なお、図4〜図8の構成では、上記のように、1つのセクションモデル101Aが、トレッドパターンの単位ピッチ長あたりの区間をモデル化している。このとき、タイヤモデル10が、タイヤ周方向に一様なピッチ長を有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤ(図示省略)のモデルである場合には、単一のセクションモデル101Aの保存情報を複製してθ軸方向に展開し(ステップST09)、これらのセクションモデル101Aを接合する(ステップST10)ことにより、タイヤモデル10を容易に作成できる。
4 to 8, one
一方、タイヤモデル10が、図11に示すようなピッチバリエーション構造を有するトレッドパターンを備えた空気入りタイヤ100のモデルである場合には、各種類のピッチ長Pa〜Pcを有する区間のセクションモデル101Aをそれぞれ作成する必要がある。そこで、かかる場合には、処理装置2が、上記のステップST01〜ステップST08までの工程(図3参照)を繰り返して、各種類のピッチ長Pa、Pb、Pcを有する区間のセクションモデル101Aの情報をそれぞれ生成して保存する(ステップST08)。そして、処理装置2が、これらのセクションモデル101Aを所定のピッチ配列(ピッチ長Pa、Pb、Pcの配列順序)に沿ってθ軸方向に展開し(ステップST09)、これらのセクションモデル101Aを接合する(ステップST10)ことにより、タイヤモデル10を作成する。これにより、ピッチバリエーション構造をタイヤモデル10上で再現できる。
On the other hand, when the
図12は、図11に記載した空気入りタイヤの変形例を示す説明図である。同図は、ピッチバリエーション構造を有するトレッドパターンを示している。 FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a modification of the pneumatic tire depicted in FIG. 11. This figure shows a tread pattern having a pitch variation structure.
図11のトレッドパターンでは、陸部18の各ブロック181が1本のサイプ182をそれぞれ有している。また、ブロック181の周方向長さおよびサイプ182のタイヤ周方向の幅Wが、ピッチ長Pa〜Pcに比例して変化している。かかる場合には、各種類のピッチ長Pa〜Pcを有する区間のセクションモデル101Aの作成にあたり、1つのピッチ長Paに対応するセクションモデル101Aを作成し、このセクションモデル101Aをθ軸方向(タイヤ周方向)に拡縮することにより、他の種類のピッチ長Pb、Pcに対応するセクションモデル101A、101Aを作成できる。具体的には、基準となるセクションモデル101Aの各節点P1i、Q1j、M1kのθ軸方向の座標に比例定数を乗ずることにより、セクションモデル101Aをθ軸方向に容易に拡縮できる。これにより、各種類のピッチ長Pa〜Pcを有する区間のセクションモデル101Aの作成時間を短縮できる。
In the tread pattern of FIG. 11, each
これに対して、図12のトレッドパターンでは、ブロック181の周方向長さのみがピッチ長Pa〜Pcに比例して変化し、サイプ182のタイヤ周方向の幅Wは、各ピッチ長Pa〜Pcの区間にて一定となっている。このような場合には、セクションモデル101Aの拡縮による手法を採用できないため、各種類のピッチ長Pa〜Pcを有する区間のセクションモデル101Aをそれぞれ作成する必要がある。
On the other hand, in the tread pattern of FIG. 12, only the circumferential length of the
[効果]
以上説明したように、このタイヤモデル作成方法では、シミュレーション装置1は、タイヤモデル10をタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデル101Aを作成するセクションモデル作成ステップST01と、一対のセクションモデル101A、101Bと所定のリムモデル20との組立体を作成する組立体モデル作成ステップST03と、セクションモデル101Aのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定ステップST04と、リムモデル20の径方向にかかる一対のセクションモデル101A、101B間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定ステップST06と、一対のセクションモデル101A、101Bに対してインフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定ステップST07と、インフレート状態にある少なくとも一方のセクションモデル101Aをタイヤ周方向に展開してセクションモデル101Aの環状集合体を作成する展開ステップST09と、隣接するセクションモデル101A、101Aを接合する接合ステップST10とを行う(図3参照)。
[effect]
As described above, in the tire model creation method, the
かかる構成では、タイヤモデル10の一部であるセクションモデル101Aに対してインフレート解析条件を設定し(ステップST07)、複数のセクションモデル101Aをタイヤ周方向に展開および接合してタイヤモデル10を作成するので(ステップST09およびST10)、タイヤのフルモデルを作成した後にインフレート解析条件を設定する構成(図示省略)と比較して、インフレート解析条件の設定に要する時間を短縮できる。これにより、タイヤモデル作成時間およびシミュレーション解析時間を短縮できる利点がある。
In such a configuration, inflation analysis conditions are set for the
すなわち、タイヤのフルモデルを作成した後にインフレート解析条件を設定する構成では、インフレート解析条件に要する時間がタイヤモデル作成時間の大半を占めるという実状がある。特に、ピッチバリエーション構造やサイプ182付きブロック181を有するトレッドパターンを備える空気入りタイヤ100では、タイヤモデル10が非常に大規模になるため、タイヤモデル作成時間がさらに増加する。
In other words, in the configuration in which the inflation analysis conditions are set after the full tire model is created, the time required for the inflation analysis conditions occupies most of the tire model creation time. In particular, in the
これに対して、部分的なセクションモデル101Aに対するインフレート解析条件の設定時間は非常に短く、また、複数のセクションモデル101Aをタイヤ周方向に展開および接合してタイヤモデル10を作成する時間も短い。したがって、上記の構成では、トータルでのタイヤモデル作成時間およびシミュレーション解析時間を大幅に短縮できる。
In contrast, the setting time of the inflation analysis condition for the
また、このタイヤモデル作成方法では、タイヤモデル10が、複数の周方向主溝17および複数の陸部18を有するトレッド部(図10および図11参照)をモデル化したトレッドモデル1012と、トレッド部を除く他の部分をモデル化したケーシングモデル1011とから成る(図4参照)。また、トレッドモデル1012のメッシュサイズが、ケーシングモデル1011のメッシュサイズの3分の1以下である。これにより、トレッド部における応力集中や歪みの解析精度を向上できる利点がある。また、タイヤモデル10全体のメッシュを一様に細かく設定する構成と比較して、要素数を低減してモデル規模を小さくできるので、シミュレーション解析に要する時間を短縮できる利点がある。
Further, in the tire model creation method, the
また、このタイヤモデル作成方法は、トレッドモデル1012のうち周方向主溝17の溝底のモデルのメッシュサイズが、陸部18のモデルのメッシュサイズの10分の1以下である。これにより、周方向主溝17の溝底に発生するグルーブクラックなどの解析精度を向上できる利点がある。
Further, in this tire model creation method, the mesh size of the model of the groove bottom of the circumferential
また、このタイヤモデル作成方法では、トレッドモデル1012が、陸部18に形成されたサイプ182を表すモデルを有する。また、トレッドモデル1012のうち陸部18の踏面からサイプ182の底部までのモデルが、少なくとも2層以上のメッシュで分割されて成る。これにより、サイプ182の捩り変形の解析精度を向上できる利点がある。
In the tire model creation method, the
また、このタイヤモデル作成方法は、タイヤモデル10が、複数種類のピッチ長Pa〜Pcから成るピッチバリエーション構造を有するトレッド部(図11参照)をモデル化したトレッドモデル1012を備える(図4参照)。また、シミュレーション装置1は、セクションモデル作成ステップST01にて、1つのピッチ長(例えば、図11のピッチ長Pa)を有する区間に対応するセクションモデル101Aを作成すると共に、このセクションモデル101Aをタイヤ周方向(θ軸方向)に拡縮して他の種類のピッチ長(例えば、図11のピッチ長PB、Pc)に対応するセクションモデル101Aを作成する。また、複数種類のセクションモデル101Aについて、組立体モデル作成ステップST03、周期境界条件設定ステップST04、拘束条件設定ステップST06およびインフレート解析条件設定ステップST07をそれぞれ行う。また、展開ステップST09にて、複数種類のセクションモデル101Aを所定の配列順序でタイヤ周方向に展開してセクションモデル101Aの環状集合体を作成する。そして、接合ステップST10にて、隣接するセクションモデル101Aを接合する。かかる構成では、基準となるセクションモデル101Aをタイヤ周方向に拡縮して、各種類のピッチ長Pa〜Pcを有する区間のセクションモデル101Aを作成するので、これらのセクションモデル101Aを個別に作成する構成と比較して、セクションモデル101Aの作成時間を短縮できる利点がある。
In addition, the tire model creation method includes a
また、このタイヤモデル作成方法では、タイヤモデル10が、複数種類のピッチ長Pa〜Pcから成るピッチバリエーション構造を有するトレッド部(図11参照)をモデル化したトレッドモデル1012を備える。シミュレーション装置1は、セクションモデル作成ステップST01にて、複数種類のピッチ長Pa〜Pcに対応する複数種類のセクションモデル101Aをそれぞれ作成し、複数種類のセクションモデル101Aについて、組立体モデル作成ステップST03、周期境界条件設定ステップST04、拘束条件設定ステップST06およびインフレート解析条件設定ステップST07をそれぞれ行う。また、展開ステップST09にて、複数種類のセクションモデル101Aを所定の配列順序でタイヤ周方向に展開してセクションモデル101Aの環状集合体を作成する。そして、接合ステップST10にて、隣接するセクションモデル101Aを接合する。
In the tire model creation method, the
また、このシミュレーション装置1は、タイヤモデル10をタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデル101Aを作成するセクションモデル作成部(セクションモデル作成プログラム23a)と、一対のセクションモデル101A、101Bと所定のリムモデル20との組立体を作成する組立体モデル作成部(組立体モデル作成プログラム23d)と、セクションモデル101Aのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定部(周期境界条件設定プログラム23e)と、リムモデル20の径方向にかかる一対のセクションモデル101A、101B間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定部(拘束条件設定プログラム23g)と、一対のセクションモデル101A、101Bに対してインフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定部(インフレート解析条件設定プログラム23h)と、インフレート状態にある少なくとも一方のセクションモデル101Aをタイヤ周方向に展開してセクションモデル101Aの環状集合体を作成する展開部(セクションモデル展開プログラム23i)と、隣接するセクションモデル101Aを接合する接合部(接点接合プログラム23j)とを備える(図1参照)。
In addition, the
また、このタイヤモデル作成プログラムは、タイヤモデル10をタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデル101Aを作成するセクションモデル作成ステップST01と、一対のセクションモデル101A、101Bと所定のリムモデル20との組立体を作成する組立体モデル作成ステップST03と、セクションモデル101Aのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定ステップST04と、リムモデル20の径方向にかかる一対のセクションモデル101A、101B間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定ステップST06と、一対のセクションモデル101A、101Bに対してインフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定ステップST07と、インフレート状態にある少なくとも一方のセクションモデル101Aをタイヤ周方向に展開してセクションモデル101Aの環状集合体を作成する展開ステップST09と、隣接するセクションモデル101A、101Aを接合する接合ステップST10とをコンピュータ(シミュレーション装置1)に実行させる。
Further, the tire model creation program includes a section model creation step ST01 for creating a
図9は、この発明の実施の形態にかかるシミュレーション装置の性能試験の結果を示す図表である。 FIG. 9 is a chart showing the results of the performance test of the simulation apparatus according to the embodiment of the present invention.
この性能試験では、図10の構造および図11のトレッドパターンを有するタイヤサイズ315/80R22.5の空気入りタイヤ100のタイヤモデル10(図2参照)を対称とした接地解析試験を実施した。この性能試験は、従来例を基準とした解析時間の短縮効果[%]として評価され、その数値が小さいほど好ましい。
In this performance test, a ground contact analysis test was performed in which the tire model 10 (see FIG. 2) of the
図9において、従来例は、タイヤのフルモデルを作成した後にインフレート解析条件を設定するタイヤモデル作成方法を採用する。一方、実施例にかかるタイヤモデル作成方法は、図3のタイヤモデル作成方法を採用し、部分的なセクションモデル101Aを作成してインフレート解析条件を設定し、このセクションモデル101Aをタイヤ周方向に展開して接合することにより、タイヤモデル10を作成する。
In FIG. 9, the conventional example employs a tire model creation method in which inflation analysis conditions are set after a full tire model is created. On the other hand, the tire model creation method according to the embodiment employs the tire model creation method of FIG. 3, creates a
試験結果に示すように、実施例では、インフレート解析時間を大幅に短縮できることが分かる。これは、部分的なセクションモデル101Aに対するインフレート解析条件の設定時間は非常に短く、また、複数のセクションモデル101Aをタイヤ周方向に展開および接合してタイヤモデル10を作成する時間も短いことに起因する。
As shown in the test results, it can be seen that the inflation analysis time can be greatly shortened in the example. This is because the inflation analysis condition setting time for the
1 シミュレーション装置、2 処理装置、3 入力装置、4 表示装置、10 タイヤモデル、20 リムモデル、201 環状モデル部、21 CPU、22 RAM、23 ROM、24 入出力部、101A、101B セクションモデル、1011 ケーシングモデル、1012 トレッドモデル、100 空気入りタイヤ、11 ビードコア、12 ビードフィラー、13 カーカス層、14 ベルト層、141〜144 ベルトプライ、15 トレッドゴム、16 サイドウォールゴム、17 周方向主溝、18 陸部、181 ブロック、182 サイプ、19 ラグ溝
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記シミュレーション装置は、
前記タイヤモデルをタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデルを作成するセクションモデル作成ステップと、
一対の前記セクションモデルと所定のリムモデルとの組立体を作成する組立体モデル作成ステップと、
所定の初期状態を基準とした所定のインフレート解析条件下における前記セクションモデルのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定ステップと、
前記初期状態を基準とした前記インフレート解析条件下における前記リムモデルの径方向にかかる前記一対のセクションモデル間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定ステップと、
前記一対のセクションモデルに対して前記インフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定ステップと、
インフレート状態にある少なくとも一方の前記セクションモデルをタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成する展開ステップと、
隣接する前記セクションモデルを接合する接合ステップとを行うことを特徴とするタイヤモデル作成方法。 A tire model creation method for creating a tire model that can be analyzed by a computer using a simulation device,
The simulation apparatus includes:
A section model creating step for creating a section model constituting one section when the tire model is divided into a plurality of tire circumferential directions;
An assembly model creating step for creating an assembly of the pair of section models and a predetermined rim model;
A periodic boundary condition setting step in which a difference in displacement between both end faces in the tire circumferential direction of the section model under a predetermined inflation analysis condition based on a predetermined initial state is set to zero;
A constraint condition setting step for setting a condition in which the relative displacement between the pair of section models in the radial direction of the rim model under the inflation analysis condition based on the initial state is set to zero;
And inflating analysis condition setting step of setting the blown analysis conditions for the pair of sections model,
An unfolding step of unfolding at least one of the section models in an inflated state in the tire circumferential direction to create an annular assembly of the section models;
And a joining step of joining the section models adjacent to each other.
前記トレッドモデルのメッシュサイズが、前記ケーシングモデルのメッシュサイズの3分の1以下である請求項1に記載のタイヤモデル作成方法。 The tire model is composed of a tread model that models a tread portion having a plurality of circumferential main grooves and a plurality of land portions, and a casing model that models other portions excluding the tread portion, and
The tire model creation method according to claim 1, wherein the mesh size of the tread model is equal to or less than one third of the mesh size of the casing model.
前記トレッドモデルのうち前記陸部の踏面から前記サイプの底部までのモデルが、少なくとも2層以上のメッシュで分割されて成る請求項2または3に記載のタイヤモデル作成方法。 The tread model has a model representing a sipe formed in the land, and
The tire model creation method according to claim 2 or 3, wherein a model from a tread surface of the land portion to a bottom portion of the sipe is divided by at least two layers of meshes in the tread model.
前記シミュレーション装置は、
前記セクションモデル作成ステップにて、1つの前記ピッチ長を有する区間に対応する前記セクションモデルを作成すると共に、前記セクションモデルをタイヤ周方向に拡縮して他の種類のピッチ長に対応する前記セクションモデルを作成し、
前記複数種類のセクションモデルについて、前記組立体モデル作成ステップ、前記周期境界条件設定ステップ、前記拘束条件設定ステップおよび前記インフレート解析条件設定ステップをそれぞれ行い、
前記展開ステップにて、前記複数種類のセクションモデルを所定の配列順序でタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成し、
前記接合ステップにて、隣接する前記セクションモデルを接合する請求項1〜4のいずれか一つに記載のタイヤモデル作成方法。 The tire model includes a tread model obtained by modeling a tread portion having a pitch variation structure including a plurality of types of pitch lengths, and
The simulation apparatus includes:
In the section model creation step, the section model corresponding to one section having the pitch length is created, and the section model is scaled in the tire circumferential direction to correspond to another type of pitch length. Create
For the plurality of types of section models, perform the assembly model creation step, the periodic boundary condition setting step, the constraint condition setting step and the inflation analysis condition setting step, respectively.
In the expanding step, the plurality of types of section models are expanded in the tire circumferential direction in a predetermined arrangement order to create an annular assembly of the section models,
The tire model creation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the adjacent section models are joined in the joining step.
前記シミュレーション装置は、
前記セクションモデル作成ステップにて、前記複数種類のピッチ長に対応する複数種類の前記セクションモデルをそれぞれ作成し、
前記複数種類のセクションモデルについて、前記組立体モデル作成ステップ、前記周期境界条件設定ステップ、前記拘束条件設定ステップおよび前記インフレート解析条件設定ステップをそれぞれ行い、
前記展開ステップにて、前記複数種類のセクションモデルを所定の配列順序でタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成し、
前記接合ステップにて、隣接する前記セクションモデルを接合する請求項1〜4のいずれか一つに記載のタイヤモデル作成方法。 The tire model includes a tread model obtained by modeling a tread portion having a pitch variation structure including a plurality of types of pitch lengths, and
The simulation apparatus includes:
In the section model creation step, create a plurality of types of the section models corresponding to the plurality of types of pitch lengths,
For the plurality of types of section models, perform the assembly model creation step, the periodic boundary condition setting step, the constraint condition setting step and the inflation analysis condition setting step, respectively.
In the expanding step, the plurality of types of section models are expanded in the tire circumferential direction in a predetermined arrangement order to create an annular assembly of the section models,
The tire model creation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the adjacent section models are joined in the joining step.
前記タイヤモデルをタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデルを作成するセクションモデル作成部と、
一対の前記セクションモデルと所定のリムモデルとの組立体を作成する組立体モデル作成部と、
所定の初期状態を基準とした所定のインフレート解析条件下におけ前記セクションモデルのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定部と、
前記初期状態を基準とした前記インフレート解析条件下における前記リムモデルの径方向にかかる前記一対のセクションモデル間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定部と、
前記一対のセクションモデルに対して前記インフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定部と、
インフレート状態にある少なくとも一方の前記セクションモデルをタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成する展開部と、
隣接する前記セクションモデルを接合する接合部とを備えることを特徴とするシミュレーション装置。 A simulation apparatus for creating and simulating a tire model that can be analyzed by a computer,
A section model creation unit for creating a section model constituting one section when the tire model is divided into a plurality of tire circumferential directions;
An assembly model creation unit for creating an assembly of the pair of section models and a predetermined rim model;
A periodic boundary condition setting unit that sets the difference between the displacement amounts of both end faces in the tire circumferential direction of the section model to zero under a predetermined inflation analysis condition based on a predetermined initial state ;
A constraint condition setting unit for setting a condition for setting a relative displacement between the pair of section models in the radial direction of the rim model under the inflation analysis condition based on the initial state to be zero;
And inflating analysis condition setting unit for setting the blown analysis conditions for the pair of sections model,
A developing section for developing at least one of the section models in an inflated state in a tire circumferential direction to create an annular assembly of the section models;
A simulation apparatus comprising: a joining portion that joins the adjacent section models.
前記タイヤモデルをタイヤ周方向に複数に分割したときの1つのセクションを構成するセクションモデルを作成するセクションモデル作成ステップと、
一対の前記セクションモデルと所定のリムモデルとの組立体を作成する組立体モデル作成ステップと、
所定の初期状態を基準とした所定のインフレート解析条件下における前記セクションモデルのタイヤ周方向の両端面の変位量の差をゼロとする周期境界条件設定ステップと、
前記初期状態を基準とした前記インフレート解析条件下における前記リムモデルの径方向にかかる前記一対のセクションモデル間の相対変位をゼロとする条件を設定する拘束条件設定ステップと、
前記一対のセクションモデルに対して前記インフレート解析条件を設定するインフレート解析条件設定ステップと、
インフレート状態にある少なくとも一方の前記セクションモデルをタイヤ周方向に展開して前記セクションモデルの環状集合体を作成する展開ステップと、
隣接する前記セクションモデルを接合する接合ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするタイヤモデル作成プログラム。 A tire model creation program for creating a tire model that can be analyzed by a computer,
A section model creating step for creating a section model constituting one section when the tire model is divided into a plurality of tire circumferential directions;
An assembly model creating step for creating an assembly of the pair of section models and a predetermined rim model;
A periodic boundary condition setting step in which a difference in displacement between both end faces in the tire circumferential direction of the section model under a predetermined inflation analysis condition based on a predetermined initial state is set to zero;
A constraint condition setting step for setting a condition in which the relative displacement between the pair of section models in the radial direction of the rim model under the inflation analysis condition based on the initial state is set to zero;
And inflating analysis condition setting step of setting the blown analysis conditions for the pair of sections model,
An unfolding step of unfolding at least one of the section models in an inflated state in the tire circumferential direction to create an annular assembly of the section models;
A tire model creation program that causes a computer to execute a joining step of joining adjacent section models.
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