JP6298356B2 - Tire simulation method - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤの耐久性能を評価することができるタイヤのシミュレーション方法に関する。   The present invention relates to a tire simulation method capable of evaluating the durability performance of a tire.

近年、コンピュータを用いて、タイヤの耐久性能を予測するためのシミュレーション方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。この種のタイヤのシミュレーション方法では、先ず、評価対象のタイヤを、有限個の要素でモデル化したタイヤモデルが設定される。そして、タイヤモデルについて、1回転により生じる歪の履歴から、タイヤの耐久性能が評価されている。   In recent years, a simulation method for predicting the durability performance of a tire using a computer has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below). In this type of tire simulation method, first, a tire model in which a tire to be evaluated is modeled with a finite number of elements is set. And about the tire model, the durable performance of a tire is evaluated from the log | history of the distortion which arises by one rotation.

特開2003−200722号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-200722

上記のようなシミュレーション方法では、耐久性能の評価精度が十分ではなく、さらなる改善の余地があった。   In the simulation method as described above, the evaluation accuracy of the durability performance is not sufficient, and there is room for further improvement.

発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、変形を示す指標であるひずみ振幅と、発熱を示す指標であるミーゼス応力との双方に基づいて、耐久性能が評価されるのが有効であると知見した。   As a result of intensive studies, the inventors have found that it is effective to evaluate the durability performance based on both the strain amplitude, which is an index indicating deformation, and the Mises stress, which is an index indicating heat generation. did.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、タイヤの耐久性能を、高い精度で評価することができるシミュレーション方法を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and has as its main object to provide a simulation method capable of evaluating the durability performance of a tire with high accuracy.

本発明は、コンピュータを用いて、タイヤの耐久性能を評価するためのシミュレーション方法であって、前記コンピュータに、前記タイヤを、有限個の要素を用いてモデル化したタイヤモデルを入力する工程、前記コンピュータに、前記タイヤが接地する路面を、有限個の要素を用いてモデル化した路面モデルを入力する工程、前記コンピュータが、予め定められた条件に基づいた前記タイヤモデルの接地状態を計算する工程、前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記接地状態から、予め定められた前記要素の少なくとも一つに作用するひずみ振幅とミーゼス応力とを含む物理量を計算する物理量計算工程、並びに前記コンピュータが、前記ひずみ振幅及び前記ミーゼス応力に基づいて、前記要素の耐久性能を評価する評価工程を含み、前記物理量計算工程は、第1要素のミーゼス応力を計算する工程と、前記第1要素とタイヤ子午線断面内で同一位置にありかつタイヤ周方向で異なる位置にある第2要素のミーゼス応力を計算する工程とを含み、前記評価工程は、前記第1要素のミーゼス応力と前記第2要素のミーゼス応力との差Δσを計算する工程と、前記差Δσが小さいものほど耐久性能を高く評価する工程とを含み、前記第1要素は、前記タイヤモデルが前記路面モデルと接地している接地面側にあり、前記第2要素は、前記第1要素とはタイヤ周方向に180度ずれた位置にあることを特徴とする。
The present invention, using a computer, a simulation method for evaluating the durability of the tire, to the computer, the tire, the step of inputting the modeled tire model using a finite number of elements, the A step of inputting a road surface model obtained by modeling a road surface on which the tire contacts the ground using a finite number of elements; and a step of calculating a ground contact state of the tire model based on a predetermined condition. A physical quantity calculating step in which the computer calculates a physical quantity including a strain amplitude and a Mises stress acting on at least one of the predetermined elements from the ground contact state of the tire model; and the computer based on the amplitude and the Mises stress, look including an evaluation step of evaluating the durability of the element The physical quantity calculating step calculates the Mises stress of the first element, and calculates the Mises stress of the second element at the same position in the tire meridian section and at a different position in the tire circumferential direction. A step of calculating a difference Δσ between the Mises stress of the first element and the Mises stress of the second element, and a step of evaluating the durability performance higher as the difference Δσ is smaller. The first element is on a ground surface side where the tire model is in contact with the road surface model, and the second element is at a position shifted by 180 degrees in the tire circumferential direction from the first element. It is characterized by that.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記物理量計算工程は、前記第1要素のひずみ振幅を計算する工程と、前記第2要素のひずみ振幅を計算する工程とを含み、前記評価工程は、前記第1要素のひずみ振幅と前記第2要素のひずみ振幅との差Δaを計算する工程と、前記差Δaが小さいものほど耐久性能を高く評価する工程とを含むのが望ましい。
In the simulation method of the tire according to the present invention, the physical quantity calculating step includes calculating a strain amplitude of said first element, and calculating the strain amplitude of the second element, wherein the evaluation step, It is desirable to include a step of calculating the difference Δa between the strain amplitude of the first element and the strain amplitude of the second element, and a step of evaluating the durability performance higher as the difference Δa is smaller.

本発明に係る前記タイヤのシミュレーション方法において、前記物理量計算工程は、タイヤ子午線断面内で同一位置にあり、かつ、タイヤ周方向の全ての要素のひずみ振幅を計算する工程を含み、前記評価工程は、前記第1要素のひずみ振幅と、前記第2要素のひずみ振幅との差Δaを計算する工程、及び前記差Δaが小さいものほど耐久性能を高く評価する工程を含むのが望ましい。 In the tire simulation method according to the present invention, the physical quantity calculation step includes a step of calculating strain amplitudes of all elements in the tire circumferential direction at the same position in a tire meridian cross section, and the evaluation step includes , strain and amplitude of the first element, wherein the step of calculating the difference Δa between the strain amplitude of the second element, and includes the step who appreciate higher durability as the difference Δa is small desirable.

本発明のタイヤのシミュレーション方法では、タイヤモデルの接地状態において、予め定められた要素の少なくとも一つに作用するひずみ振幅及びミーゼス応力に基づいて、要素の耐久性能が評価される。   In the tire simulation method of the present invention, the durability performance of an element is evaluated based on the strain amplitude and Mises stress acting on at least one of the predetermined elements in the ground contact state of the tire model.

ひずみ振幅は、要素に生じる引張及び圧縮による変形に関連する指標である。ミーゼス応力は、要素に生じるせん断ひずみエネルギー、即ち、発熱に関連する指標である。これらの変形及び発熱は、タイヤを損傷させる大きな要因である。従って、本発明では、変形を示す指標及び発熱を示す指標の双方に基づいて、タイヤモデルの要素の耐久性能が評価されるため、タイヤの耐久性能の高い精度で評価することができる。   Strain amplitude is an indicator related to deformation due to tension and compression occurring in an element. The Mises stress is an index related to the shear strain energy generated in the element, that is, heat generation. These deformations and heat generation are major factors that damage the tire. Therefore, in the present invention, the durability performance of the elements of the tire model is evaluated based on both the index indicating deformation and the index indicating heat generation. Therefore, the tire performance can be evaluated with high accuracy.

本実施形態のタイヤのシミュレーション方法を実行するためのコンピュータの斜視図である。It is a perspective view of the computer for performing the simulation method of the tire of this embodiment. 本実施形態のシミュレーション方法によって評価されるタイヤの断面図である。It is sectional drawing of the tire evaluated by the simulation method of this embodiment. 本実施形態のシミュレーション方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the simulation method of this embodiment. 本実施形態のタイヤモデルの断面図である。It is sectional drawing of the tire model of this embodiment. タイヤモデル及び路面モデルの斜視図である。It is a perspective view of a tire model and a road surface model. 本実施形態の接地工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the grounding process of this embodiment. 本実施形態の物理量計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the physical quantity calculation process of this embodiment. タイヤモデルの歪の履歴を静的に計算する工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of calculating the history of distortion of a tire model statically. 本実施形態のミーゼス応力計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the Mises stress calculation process of this embodiment. 本実施形態の評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the evaluation process of this embodiment. 実施例のひずみ振幅の差、ミーゼス応力の差及びドラム耐久性能の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the difference of the distortion amplitude of an Example, the difference of Mises stress, and drum durability performance. 比較例1のひずみ振幅の差とドラム耐久性能との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the difference of the distortion amplitude of the comparative example 1, and drum durability performance. 比較例2のミーゼス応力の差とドラム耐久性能との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the difference of Mises stress of the comparative example 2, and drum durable performance.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態のタイヤのシミュレーション方法(以下、単に「シミュレーション方法」ということがある)は、コンピュータを用いて、タイヤの耐久性能を評価するための方法である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The tire simulation method of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “simulation method”) is a method for evaluating the durability performance of a tire using a computer.

図1は、本実施形態のシミュレーション方法を実行するためのコンピュータ1の斜視図である。コンピュータ1は、本体1a、キーボード1b、マウス1c及びディスプレイ装置1dが含まれる。この本体1aには、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリー、磁気ディスクなどの記憶装置、及び、ディスクドライブ装置1a1、1a2などが設けられている。なお、記憶装置には、本実施形態のシミュレーション方法を実行するための処理手順(プログラム)が予め記憶されている。   FIG. 1 is a perspective view of a computer 1 for executing the simulation method of the present embodiment. The computer 1 includes a main body 1a, a keyboard 1b, a mouse 1c, and a display device 1d. The main body 1a is provided with an arithmetic processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1, 1a2. Note that a processing procedure (program) for executing the simulation method of the present embodiment is stored in the storage device in advance.

図2は、本実施形態のシミュレーション方法によって評価されるタイヤの断面図である。タイヤ2は、例えば、乗用車用タイヤとして構成されている。本実施形態のタイヤ2は、トレッドゴムを含むゴム部分3、カーカス6及びベルト層7を含んで構成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of a tire evaluated by the simulation method of the present embodiment. The tire 2 is configured as a passenger car tire, for example. The tire 2 according to this embodiment includes a rubber portion 3 including a tread rubber, a carcass 6 and a belt layer 7.

カーカス6は、少なくとも1枚、本実施形態では1枚のカーカスプライ6Aで構成されている。カーカスプライ6Aは、トレッド部2aからサイドウォール部2bを経てビード部2cのビードコア5に至る本体部6aと、この本体部6aに連なりビードコア5の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部6bとを、それぞれ含んでいる。本体部6aと折返し部6bとの間には、ビードコア5からタイヤ半径方向外側にのびるビードエーペックスゴム3bが配置されている。また、カーカスプライ6Aは、例えば、タイヤ赤道Cに対して80度〜90度の角度で配列されたカーカスコードが、互いに交差する向きに重ねられている。   The carcass 6 is composed of at least one carcass ply 6A in this embodiment. The carcass ply 6A includes a main body portion 6a extending from the tread portion 2a through the sidewall portion 2b to the bead core 5 of the bead portion 2c, and a turn around the bead core 5 connected to the main body portion 6a from the inner side to the outer side in the tire axial direction. Part 6b. A bead apex rubber 3b extending from the bead core 5 to the outer side in the tire radial direction is disposed between the main body portion 6a and the folded portion 6b. In the carcass ply 6A, for example, carcass cords arranged at an angle of 80 degrees to 90 degrees with respect to the tire equator C are overlapped so as to cross each other.

ベルト層7は、カーカス6のタイヤ半径方向外側かつトレッド部2aの内部に配されている。本実施形態のベルト層7は、内側ベルトプライ7A、及び、内側ベルトプライ7Aのタイヤ半径方向外側に配置されている外側ベルトプライ7Bを含んでいる。これらのベルトプライ7A、7Bは、ベルトコードが、タイヤ周方向に対して、例えば10度〜35度の角度で傾けて配列されている。ベルトプライ7A、7Bの各ベルトコードは、互いに交差する向きに重ね合わされている。   The belt layer 7 is disposed on the outer side in the tire radial direction of the carcass 6 and inside the tread portion 2a. The belt layer 7 of the present embodiment includes an inner belt ply 7A and an outer belt ply 7B disposed on the outer side in the tire radial direction of the inner belt ply 7A. These belt plies 7A and 7B are arranged such that the belt cords are inclined at an angle of, for example, 10 degrees to 35 degrees with respect to the tire circumferential direction. The belt cords of the belt plies 7A and 7B are overlapped in a direction intersecting with each other.

図3は、本実施形態のシミュレーション方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態のシミュレーション方法では、先ず、コンピュータ1に、図2に示したタイヤ2をモデル化したタイヤモデルが入力される(工程S1)。図4は、本実施形態のタイヤモデル10の断面図である。   FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the simulation method of the present embodiment. In the simulation method of the present embodiment, first, a tire model obtained by modeling the tire 2 shown in FIG. 2 is input to the computer 1 (step S1). FIG. 4 is a cross-sectional view of the tire model 10 of the present embodiment.

タイヤモデル10は、図2に示したタイヤ2を、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素F(i)(i=1、2、…)でモデル化(離散化)することによって設定されている。数値解析法としては、例えば、有限要素法、有限体積法、差分法、又は、境界要素法が適宜採用することができる。本実施形態では、有限要素法が採用されている。   The tire model 10 is set by modeling (discretizing) the tire 2 shown in FIG. 2 with a finite number of elements F (i) (i = 1, 2,...) That can be handled by a numerical analysis method. ing. As the numerical analysis method, for example, a finite element method, a finite volume method, a difference method, or a boundary element method can be appropriately employed. In this embodiment, the finite element method is adopted.

工程S1では、図2に示したゴム部分3、カーカスプライ6A、及び、ベルトプライ7A、7Bが、要素F(i)でモデル化される。これにより、ゴムモデル11、カーカスプライモデル12A、及び、ベルトプライモデル13A、13Bが設定される。このようなモデルの設定(モデリング)は、従来の方法と同様に、例えば、加硫金型の設計データ(例えば、CADデータ)と、メッシュ化ソフトウェアとを用いることにより、容易に実施することができる。さらに、各モデルの設定には、実際のタイヤの仕上がり値が反映されるのが望ましい。これにより、精度の高いモデルを設定することができる。これらのゴムモデル11、カーカスプライモデル12A及びベルトプライモデル13A、13Bが順次設定されることにより、タイヤモデル10が設定される。   In step S1, the rubber part 3, the carcass ply 6A, and the belt plies 7A and 7B shown in FIG. 2 are modeled by an element F (i). Thereby, the rubber model 11, the carcass ply model 12A, and the belt ply models 13A and 13B are set. Such model setting (modeling) can be easily performed by using, for example, design data (for example, CAD data) of a vulcanization mold and meshing software, as in the conventional method. it can. Further, it is desirable that the actual tire finish value be reflected in the setting of each model. Thereby, a highly accurate model can be set. The tire model 10 is set by sequentially setting the rubber model 11, the carcass ply model 12A, and the belt ply models 13A and 13B.

各要素F(i)には、複数個の節点14が設けられている。また、各要素F(i)には、要素番号、節点14の番号、節点14の座標値、及び、材料特性(例えば、密度、ヤング率、減衰係数、及び、損失正接tanδ等)などの数値データが定義されている。タイヤモデル10は、コンピュータ1に記憶される。   Each element F (i) is provided with a plurality of nodes 14. Each element F (i) includes numerical values such as an element number, a node 14 number, a coordinate value of the node 14, and material properties (for example, density, Young's modulus, damping coefficient, loss tangent tan δ, etc.). Data is defined. The tire model 10 is stored in the computer 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1に、タイヤ2(図2に示す)が接地する路面(図示省略)を、有限個の要素でモデル化した路面モデルが入力される(工程S2)。図5は、タイヤモデル10及び路面モデル15の斜視図である。   Next, in the simulation method of the present embodiment, a road surface model in which the road surface (not shown) on which the tire 2 (shown in FIG. 2) contacts is modeled with a finite number of elements is input to the computer 1 (step S2). ). FIG. 5 is a perspective view of the tire model 10 and the road surface model 15.

路面モデル15は、例えば、単一の平面を構成する剛表面の要素Gでモデル化される。これにより、路面モデル15は、外力が作用しても変形不能に定義される。なお、路面モデル15は、例えば、ドラム試験機のように円筒状表面に形成されても良い。また、路面モデル15には、必要に応じて、段差、窪み、うねり又は轍などが設けられても良い。路面モデル15は、コンピュータ1に記憶される。   The road surface model 15 is modeled by, for example, a rigid surface element G constituting a single plane. Thereby, the road surface model 15 is defined so as not to be deformed even when an external force is applied. The road surface model 15 may be formed on a cylindrical surface like a drum tester, for example. Further, the road surface model 15 may be provided with steps, depressions, undulations, ridges, or the like as necessary. The road surface model 15 is stored in the computer 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1に、タイヤモデル10及び路面モデル15に境界条件が定義される(工程S3)。境界条件は、図5に示したタイヤモデル10を路面モデル15に接触させるための条件である。本実施形態では、従来のシミュレーション方法と同様に、例えば、タイヤモデル10の内圧、荷重(縦荷重及び横荷重を含む)、キャンバー角、又は、静摩擦係数等が適宜設定される。さらに、境界条件として、図2に示したタイヤ2にリム組みされるリム17を、有限個の要素(図示省略)でモデル化(離散化)されたリムモデル18が設定される。このような条件は、コンピュータ1に記憶される。   Next, in the simulation method of the present embodiment, boundary conditions are defined in the tire model 10 and the road surface model 15 in the computer 1 (step S3). The boundary condition is a condition for bringing the tire model 10 shown in FIG. In the present embodiment, as in the conventional simulation method, for example, the internal pressure, the load (including the longitudinal load and the lateral load), the camber angle, the static friction coefficient, and the like of the tire model 10 are appropriately set. Further, as a boundary condition, a rim model 18 in which the rim 17 assembled to the tire 2 shown in FIG. 2 is modeled (discretized) with a finite number of elements (not shown) is set. Such a condition is stored in the computer 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、予め定められた条件に基づいたタイヤモデル10の接地状態を計算する(接地工程S4)。図6は、本実施形態の接地工程S4の処理手順の一例を示すフローチャートである。   Next, in the simulation method of the present embodiment, the computer 1 calculates the ground contact state of the tire model 10 based on a predetermined condition (ground contact step S4). FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the grounding step S4 of the present embodiment.

本実施形態の接地工程S4では、先ず、タイヤモデル10(図4に示す)の内圧充填後の形状が計算される(工程S41)。工程S41では、先ず、リムモデル18によって、タイヤモデル10のビード部10cが変形不能に拘束される。次に、タイヤモデル10は、タイヤ内腔面に、内圧条件に相当する等分布荷重wが定義される。この等分布荷重wに基づいて、タイヤモデル10の変形計算が実施される。これにより、工程S41では、内圧充填後のタイヤモデル10が計算される。   In the ground contact step S4 of the present embodiment, first, the shape after the internal pressure filling of the tire model 10 (shown in FIG. 4) is calculated (step S41). In step S41, first, the bead portion 10c of the tire model 10 is restrained by the rim model 18 so that it cannot be deformed. Next, in the tire model 10, an equally distributed load w corresponding to the internal pressure condition is defined on the tire cavity surface. Based on this equally distributed load w, deformation calculation of the tire model 10 is performed. Thereby, in process S41, tire model 10 after internal pressure filling is calculated.

タイヤモデル10の変形計算は、各要素の形状及び材料特性などをもとに、各要素F(i)の質量マトリックス、剛性マトリックス及び減衰マトリックスがそれぞれ作成される。さらに、これらの各マトリックスが組み合わされて、全体の系のマトリックスが作成される。そして、コンピュータ1が、前記各種の条件を当てはめて運動方程式を作成し、これらを単位時間T(x)(x=0、1、…)ごと(例えば、1μ秒ごと)にタイヤモデル10の変形計算を行う。このような変形計算は、例えば、LSTC社製のLS-DYNAなどの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算できる。   In the deformation calculation of the tire model 10, a mass matrix, a stiffness matrix, and a damping matrix of each element F (i) are created based on the shape and material characteristics of each element. Furthermore, each of these matrices is combined to create a matrix for the entire system. Then, the computer 1 applies the above-mentioned various conditions to create an equation of motion, which is transformed into the tire model 10 every unit time T (x) (x = 0, 1,...) (For example, every 1 μsec). Perform the calculation. Such deformation calculation can be performed using, for example, commercially available finite element analysis application software such as LS-DYNA manufactured by LSTC.

次に、本実施形態の接地工程S4では、内圧充填後のタイヤモデル10において、荷重負荷後の形状が計算される(工程S42)。工程S42では、図5に示されるように、境界条件として予め定められた荷重Tに基づいて、内圧充填後のタイヤモデル10が変形した状態が計算される。これにより、工程S42では、路面モデル15に接地した静止状態のタイヤモデル10が計算される。なお、荷重Tに基づいて、内圧充填後のタイヤモデル10の変形が計算される前に、タイヤモデルにキャンバー角が設定されてもよい。これにより、工程S42では、タイヤモデル10を、実際の車両に装着されたタイヤ2の静止状態に近似させることができる。   Next, in the ground contact step S4 of the present embodiment, the shape after the load is applied is calculated in the tire model 10 after filling with internal pressure (step S42). In step S42, as shown in FIG. 5, a state in which the tire model 10 after filling with the internal pressure is deformed is calculated based on a load T predetermined as a boundary condition. Thereby, in the step S42, the tire model 10 in a stationary state in contact with the road surface model 15 is calculated. A camber angle may be set in the tire model before the deformation of the tire model 10 after the internal pressure filling is calculated based on the load T. Thereby, in process S42, the tire model 10 can be approximated to the stationary state of the tire 2 with which the actual vehicle was mounted | worn.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、タイヤモデル10の接地状態から、予め定められた要素F(i)の少なくとも一つに作用するひずみ振幅とミーゼス応力とを含む物理量を計算する(物理量計算工程S5)。   Next, in the simulation method of the present embodiment, the computer 1 calculates a physical quantity including strain amplitude and Mises stress acting on at least one of the predetermined elements F (i) from the ground contact state of the tire model 10. (Physical quantity calculation step S5).

本実施形態の物理量計算工程S5において、ひずみ振幅及びミーゼス応力が計算される要素(以下、単に、「評価対象要素」ということがある。)21は、タイヤモデル10を構成する複数のモデル(例えば、カーカスプライモデル12A、又は、ベルトプライモデル13A、13B等)を構成する要素F(i)から適宜選択することができる。本実施形態の評価対象要素21としては、ベルトプライモデル13Aのタイヤ軸方向の外端部13Atを構成する要素F(i)が選択される。この評価対象要素21は、タイヤモデル10において、タイヤ周方向に連続して設けられている。このため、各評価対象要素21は、各タイヤ子午線断面内において、同一位置に配置されている。図7は、本実施形態の物理量計算工程S5の処理手順の一例を示すフローチャートである。   In the physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, an element (hereinafter, simply referred to as “evaluation target element”) 21 for calculating the strain amplitude and the Mises stress is a plurality of models (for example, the tire model 10). , Carcass ply model 12A or belt ply models 13A, 13B, etc.) can be appropriately selected from elements F (i). As the evaluation target element 21 of the present embodiment, the element F (i) constituting the outer end portion 13At in the tire axial direction of the belt ply model 13A is selected. The evaluation target element 21 is continuously provided in the tire circumferential direction in the tire model 10. For this reason, each evaluation object element 21 is arranged at the same position in each tire meridian cross section. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the physical quantity calculation step S5 of the present embodiment.

本実施形態の物理量計算工程S5では、先ず、静止状態のタイヤモデル10において、1回転することによって生じる歪の履歴が計算される(工程S51)。本実施形態では、静止状態のタイヤモデル10において受ける歪を、タイヤが転動しているときの一瞬間に受ける動的な歪と実質的に等しいものとして、静止状態のタイヤモデル10が1回転することによって生じる歪の履歴が計算される。なお、歪の履歴は、タイヤモデル10を構成する全ての要素F(i)において計算される。   In the physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, first, a history of strain generated by one rotation in the tire model 10 in a stationary state is calculated (step S51). In the present embodiment, the tire model 10 in the stationary state is assumed to be substantially equal to the dynamic strain that is received in a moment when the tire is rolling, so that the tire model 10 in the stationary state rotates once. A history of distortion caused by the calculation is calculated. Note that the strain history is calculated for all elements F (i) constituting the tire model 10.

図8は、タイヤモデル10の歪の履歴を静的に計算する工程を説明する図である。この図8では、ゴムモデル11の各要素F(1)、F(2)、及び、ベルトプライモデル13Aの外端部13Atを構成する要素F(i)の一部が示されている。タイヤ周方向の一方側で隣り合う要素F(1)、F(2)には、おのおの歪が作用している。タイヤモデル10は、タイヤ周方向長さが等しい要素が等分に配され、かつ、同一のタイヤ子午線断面形状が連続するようモデル化されている。このため、例えば、図8の状態での要素F(2)が受けている歪は、タイヤモデル10が1要素分回転することにより要素F(1)が要素F(2)の位置へ移動したときに受ける歪と実質的に等しいものと仮定することができる。このような仮定に基づいて、タイヤ周方向で連続する各要素F(i)の歪を参照することにより、タイヤモデル10が1回転することによって生じる各要素F(i)の歪の履歴を、擬似的に計算することができる。このような歪の履歴の計算も、上記した有限要素解析アプリケーションソフトを用いて実施することができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating a process of statically calculating the strain history of the tire model 10. In FIG. 8, the elements F (1) and F (2) of the rubber model 11 and a part of the element F (i) constituting the outer end portion 13At of the belt ply model 13A are shown. Each strain acts on the elements F (1) and F (2) adjacent on one side in the tire circumferential direction. The tire model 10 is modeled so that elements having equal tire circumferential lengths are equally distributed and the same tire meridian cross-sectional shape is continuous. For this reason, for example, as for the distortion which the element F (2) in the state of FIG. 8 receives, the element F (1) moved to the position of the element F (2) by the tire model 10 rotating by one element. It can be assumed that it is substantially equal to the strain experienced. Based on such an assumption, by referring to the distortion of each element F (i) that is continuous in the tire circumferential direction, the history of the distortion of each element F (i) that is caused by one rotation of the tire model 10 is obtained. It can be calculated in a pseudo manner. Such strain history calculation can also be performed using the above-described finite element analysis application software.

次に、本実施形態の物理量計算工程S5では、評価対象要素21のひずみ振幅が計算される(工程S52)。ひずみ振幅( Epcilon All Total:EAT )は、各要素F(i)において、垂直ひずみの変化量Δεと、せん断ひずみの変化量Δγとの総和によって計算される。なお、垂直ひずみの変化量Δε及びせん断ひずみの変化量Δγは、工程S52で計算されたタイヤモデル10の歪の履歴に基づいて計算される。   Next, in the physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the strain amplitude of the evaluation target element 21 is calculated (step S52). The strain amplitude (Epcilon All Total: EAT) is calculated by the sum of the vertical strain variation Δε and the shear strain variation Δγ in each element F (i). The vertical strain change Δε and the shear strain change Δγ are calculated based on the strain history of the tire model 10 calculated in step S52.

垂直ひずみの変化量Δεは、x軸、y軸及びz軸で構成される全体座標系において、x軸方向の垂直ひずみの変化量Δεx、y軸方向の垂直ひずみの変化量Δεy、及び、z軸方向の垂直ひずみの変化量Δεzが含まれる。例えば、x軸方向の垂直ひずみの変化量Δεxは、下記式によって定義することができる。なお、各垂直ひずみの変化量Δεy、Δεzも、垂直ひずみの変化量Δεxと同様に定義することができる。
Δεx=(L−L0)/L0=ΔL/L0
ここで、各変数は次のとおりである。
0:変形前の長さ(x軸方向)
L:変形後の長さ(x軸方向)
ΔL:長さの変化分(x軸方向)
Variation [Delta] [epsilon] of vertical distortion, x-axis, in the global coordinate system composed of a y-axis and z-axis, x-axis direction of the normal strain of variation [Delta] [epsilon] x, y-axis direction of the normal strain of variation [Delta] [epsilon] y, and , The amount of change Δε z in the vertical strain in the z-axis direction is included. For example, the amount of change Δε x in the vertical strain in the x-axis direction can be defined by the following equation. The vertical strain changes Δε y and Δε z can also be defined in the same manner as the vertical strain changes Δε x .
Δε x = (L−L 0 ) / L 0 = ΔL / L 0
Here, each variable is as follows.
L 0 : length before deformation (x-axis direction)
L: Length after deformation (x-axis direction)
ΔL: Length change (x-axis direction)

せん断ひずみの変化量Δγは、垂直ひずみとは異なる方向(例えば、x軸方向及びy軸方向に同時)に力が作用した際の変化量を示すものである。本実施形態のせん断ひずみの変化量Δγは、x軸方向及びy軸方向のせん断ひずみの変化量Δγxy、y軸方向及びz軸方向のせん断ひずみの変化量Δγyz、及び、z軸方向及びx軸方向のせん断ひずみの変化量Δγzxが含まれる。例えば、x軸方向及びy軸方向のせん断ひずみの変化量Δγxyは、下記式によって定義することができる。なお、各せん断ひずみの変化量Δγyz、Δγzxも、せん断ひずみの変化量Δγxyと同様に定義することができる。
Δγxy=ΔLx/Ly+ΔLy/Lx
ここで、各変数は次のとおりである。
x:x軸方向の長さ
y:y軸方向の長さ
ΔLx:y軸方向の長さLyに対するx軸方向の変位
ΔLy:x軸方向の長さLxに対するy軸方向の変位
The change amount Δγ of the shear strain indicates a change amount when a force is applied in a direction different from the normal strain (for example, simultaneously in the x-axis direction and the y-axis direction). The amount of change Δγ in the shear strain of the present embodiment is the amount of change in shear strain Δγ xy in the x-axis direction and the y-axis direction, the amount of change in shear strain Δγ yz in the y-axis direction and the z-axis direction, and the z-axis direction and The change amount Δγ zx of the shear strain in the x-axis direction is included. For example, the change amount Δγ xy of the shear strain in the x-axis direction and the y-axis direction can be defined by the following equation. In addition, the change amounts Δγ yz and Δγ zx of each shear strain can be defined in the same manner as the change amount Δγ xy of the shear strain.
Δγ xy = ΔL x / L y + ΔL y / L x
Here, each variable is as follows.
L x : length in the x-axis direction L y : length in the y-axis direction ΔL x : displacement in the x-axis direction with respect to the length L y in the y- axis direction ΔL y : y-axis direction with respect to the length L x in the x-axis direction Displacement

上記のような各垂直ひずみの変化量Δεx、Δεy、Δεx、及び、各せん断ひずみの変化量Δγxy、Δγyz、Δγzxに基づいて、ひずみ振幅EATは、下記式(1)で定義することができる。このようなひずみ振幅EATは、要素F(i)に生じる引張及び圧縮による変形に関連する指標として用いることができる。 Based on the change amounts Δε x , Δε y , Δε x of each vertical strain and the change amounts Δγ xy , Δγ yz , Δγ zx of the respective shear strains as described above, the strain amplitude EAT is expressed by the following equation (1). Can be defined. Such strain amplitude EAT can be used as an index related to deformation caused by tension and compression occurring in the element F (i).

本実施形態の工程S52では、タイヤ周方向の全ての評価対象要素21において、ひずみ振幅EATが計算される。各要素21のひずみ振幅EATは、コンピュータ1に記憶される。   In step S52 of the present embodiment, the strain amplitude EAT is calculated in all the evaluation target elements 21 in the tire circumferential direction. The strain amplitude EAT of each element 21 is stored in the computer 1.

次に、本実施形態の物理量計算工程S5では、評価対象要素21のミーゼス応力が計算される(ミーゼス応力計算工程S53)。ミーゼス応力は、物体内部に多方向から複合的に荷重が加わった応力状態を、単一の値で示すために用いられる相当応力の一つである。このミーゼス応力は、単位体積あたりのせん断ひずみエネルギーに比例する。このため、ミーゼス応力は、発熱に関連する指標として用いることができる。ミーゼス応力σ2 Misesは、下記式(2)で定義される。なお、各主応力σ、σ、σは、要素に作用する、x軸方向の主応力、y軸方向の主応力、又はz軸方向の主応力から選択される。 Next, in the physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the Mises stress of the evaluation target element 21 is calculated (Mises stress calculation step S53). The Mises stress is one of the equivalent stresses used to indicate, with a single value, a stress state in which a load is applied in a complex manner from multiple directions inside the object. This Mises stress is proportional to the shear strain energy per unit volume. For this reason, Mises stress can be used as a parameter | index relevant to heat_generation | fever. The Mises stress σ 2 Mises is defined by the following formula (2). Each principal stress σ 1 , σ 2 , σ 3 is selected from the principal stress in the x-axis direction, the principal stress in the y-axis direction, or the principal stress in the z-axis direction that acts on the element.


ここで、各変数は次のとおりである。
σ:最大主応力
σ:中間主応力
σ:最小主応力

Here, each variable is as follows.
σ 1 : Maximum principal stress σ 2 : Intermediate principal stress σ 3 : Minimum principal stress

本実施形態のミーゼス応力計算工程S53では、全ての評価対象要素21から選択される第1要素25a及び第2要素25bにおいて、ミーゼス応力σ2 Misesが計算される。これらの第1要素25a及び第2要素25bは、タイヤ子午線断面内で同一位置にあり、かつ、タイヤ周方向で異なる位置に配置されている。図9は、本実施形態のミーゼス応力計算工程S53の処理手順の一例を示すフローチャートである。 In the Mises stress calculation step S53 of the present embodiment, the Mises stress σ 2 Mises is calculated in the first element 25a and the second element 25b selected from all the evaluation target elements 21. The first element 25a and the second element 25b are located at the same position in the tire meridian cross section and are arranged at different positions in the tire circumferential direction. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the processing procedure of the Mises stress calculation step S53 of the present embodiment.

本実施形態のミーゼス応力計算工程S53では、先ず、第1要素25aのミーゼス応力が計算される(工程S531)。本実施形態の第1要素25aとしては、図8に示されるように、タイヤ周方向の全ての評価対象要素21のうち、タイヤモデル10が路面モデル15と接地している接地面27側に配置される一つの要素21が選択される。   In the Mises stress calculation step S53 of this embodiment, first, the Mises stress of the first element 25a is calculated (step S531). As shown in FIG. 8, the first element 25 a of the present embodiment is arranged on the side of the contact surface 27 where the tire model 10 is in contact with the road surface model 15 among all the evaluation target elements 21 in the tire circumferential direction. One element 21 to be selected is selected.

ここで、接地面27側の要素21は、全ての評価対象要素21のうち、接地面27の外周27o(図5に示す)からタイヤ半径方向内側にのびる仮想線27sの領域28内に配置される要素21である。このような第1要素25aが配置される領域28は、タイヤ転動時のベルトプライモデル13Aの外端部13Atにおいて、相対的に大きな力が作用する部分である。従って、第1要素25aは、接地面27側に配置されていない評価対象要素21に比べて、ミーゼス応力σ2 Misesが大きい。第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesは、コンピュータ1に記憶される。 Here, the element 21 on the ground contact surface 27 side is arranged in a region 28 of an imaginary line 27 s extending from the outer periphery 27 o (shown in FIG. 5) of the ground contact surface 27 to the inside in the tire radial direction among all the evaluation target elements 21. Element 21. Such a region 28 where the first element 25a is disposed is a portion where a relatively large force acts on the outer end portion 13At of the belt ply model 13A during tire rolling. Accordingly, the first element 25a has a larger Mises stress σ 2 Mises than the evaluation target element 21 that is not arranged on the ground contact surface 27 side. The Mises stress σ 2 Mises of the first element 25 a is stored in the computer 1.

次に、ミーゼス応力計算工程S53では、第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesが計算される(工程S532)。本実施形態の第2要素25bは、タイヤ周方向の全ての評価対象要素21のうち、接地面27側に配置されていない一つの要素21が選択される。このため、第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesは、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesよりも小さい。第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesは、コンピュータ1に記憶される。 Next, in the Mises stress calculation step S53, the Mises stress σ 2 Mises of the second element 25b is calculated (step S532). As the second element 25b of the present embodiment, one element 21 that is not arranged on the ground contact surface 27 side is selected from all the evaluation target elements 21 in the tire circumferential direction. For this reason, the Mises stress σ 2 Mises of the second element 25b is smaller than the Mises stress σ 2 Mises of the first element 25a. The Mises stress σ 2 Mises of the second element 25 b is stored in the computer 1.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、コンピュータ1が、ひずみ振幅EAT及びミーゼス応力σ2 Misesに基づいて、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能を評価する(評価工程S6)。図10は、本実施形態の評価工程S6の処理手順の一例を示すフローチャートである。 Next, in the simulation method of the present embodiment, the computer 1 evaluates the durability performance of the tire (evaluation target element 21) based on the strain amplitude EAT and the Mises stress σ 2 Mises (evaluation step S6). FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the evaluation step S6 of the present embodiment.

本実施形態の評価工程S6は、先ず、第1要素31aのひずみ振幅EATと第2要素31bのひずみ振幅EATとの差Δaが計算される(工程S61)。   In the evaluation step S6 of the present embodiment, first, a difference Δa between the strain amplitude EAT of the first element 31a and the strain amplitude EAT of the second element 31b is calculated (step S61).

本実施形態の第1要素31aとしては、全ての評価対象要素21のうち、ひずみ振幅EATが最も大きい要素21が選択される。また、第2要素31bとしては、全ての評価対象要素21のうち、ひずみ振幅EATが最も小さい要素21が選択される。第1要素31aと、第2要素31bとは、タイヤ周方向で異なる位置に配置されている。従って、第1要素31aのひずみ振幅EATと第2要素31bのひずみ振幅EATとの差Δaは、評価対象要素21が構成するベルトプライモデル13Aの外端部13Atに生じるひずみ振幅EATの範囲(レンジ)となる。このようなひずみ振幅の差Δaは、コンピュータ1に記憶される。   As the first element 31a of the present embodiment, the element 21 having the largest strain amplitude EAT is selected from all the evaluation target elements 21. As the second element 31b, the element 21 having the smallest strain amplitude EAT is selected from all the evaluation target elements 21. The first element 31a and the second element 31b are arranged at different positions in the tire circumferential direction. Accordingly, the difference Δa between the strain amplitude EAT of the first element 31a and the strain amplitude EAT of the second element 31b is a range (range) of the strain amplitude EAT generated at the outer end portion 13At of the belt ply model 13A formed by the evaluation target element 21. ) Such a distortion amplitude difference Δa is stored in the computer 1.

次に、本実施形態の評価工程S6は、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesと第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesとの差Δσが計算される(工程S62)。上述したように、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesは、接地面27側に配置されていない要素F(i)のミーゼス応力σ2 Misesに比べて大きい。一方、第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesは、接地面27側に配置される要素F(i)、即ち、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesに比べて小さい。従って、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesと第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesとの差Δσは、評価対象要素21が構成するベルトプライモデル13Aの外端部13Atに生じるミーゼス応力σ2 Misesの範囲(レンジ)に近似する。このようなミーゼス応力の差Δσは、コンピュータ1に記憶される。 Next, evaluation step S6 in the present embodiment, the difference between the Mises stress sigma 2 Mises first element 25a and the Mises stress sigma 2 Mises of the second element 25b .DELTA..sigma is calculated (step S62). As described above, the Mises stress σ 2 Mises of the first element 25a is larger than the Mises stress σ 2 Mises of the element F (i) not arranged on the ground plane 27 side. On the other hand, the Mises stress σ 2 Mises of the second element 25b is smaller than the element F (i) arranged on the contact surface 27 side, that is, the Mises stress σ 2 Mises of the first element 25a. Therefore, the difference Δσ between the Mises stress sigma 2 Mises Mises stress sigma 2 Mises first element 25a and the second element 25b is Mises stress generated in the outer end portion 13At belt plies model 13A the evaluation target element 21 constitutes sigma 2 Approximate to the Mises range. Such Mises stress difference Δσ is stored in the computer 1.

次に、本実施形態の評価工程S6は、第1要素31aのひずみ振幅EATと第2要素31bのひずみ振幅EATの差Δa、及び、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesと第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesとの差Δσに基づいて、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能が評価される(工程S63)。 Next, in the evaluation step S6 of the present embodiment, the difference Δa between the strain amplitude EAT of the first element 31a and the strain amplitude EAT of the second element 31b, the Mises stress σ 2 Mises of the first element 25a, and the second element 25b. The durability performance of the tire (evaluation target element 21) is evaluated based on the difference Δσ from the Mises stress σ 2 Mises (step S63).

上述したように、ひずみ振幅EATは、要素に生じる引張及び圧縮による変形に関連する指標である。第1要素31aのひずみ振幅EATと第2要素31bのひずみ振幅EATの差Δa(即ち、範囲)が大きいほど、タイヤ2が一回転する間に、評価対象要素21が構成するベルトプライモデル13Aの外端部13Atに生じる引張及び圧縮による変形が大きい。一方、ひずみ振幅の差Δa(即ち、範囲)が小さいほど、ベルトプライモデル13Aの外端部13Atの変形が小さい。このようなベルトプライモデル13Aの外端部13Atの変形は、タイヤ2を損傷させる大きな要因である。従って、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能は、ひずみ振幅の差Δaが小さいほど良好になると考えることができる。   As described above, the strain amplitude EAT is an index related to deformation caused by tension and compression generated in the element. The larger the difference Δa (that is, the range) between the strain amplitude EAT of the first element 31a and the strain amplitude EAT of the second element 31b, the greater the difference of the belt ply model 13A that the evaluation target element 21 constitutes while the tire 2 rotates once Deformation due to tension and compression occurring in the outer end portion 13At is large. On the other hand, the smaller the strain amplitude difference Δa (ie, the range), the smaller the deformation of the outer end portion 13At of the belt ply model 13A. Such deformation of the outer end portion 13At of the belt ply model 13A is a major factor that damages the tire 2. Therefore, it can be considered that the durability performance of the tire (evaluation target element 21) becomes better as the strain amplitude difference Δa is smaller.

また、ミーゼス応力σは、要素に生じるせん断ひずみエネルギー、即ち、発熱に関連する指標である。第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesと第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesとの差Δσ(即ち、範囲)が大きいほど、タイヤが一回転する間に、評価対象要素21が構成するベルトプライモデル13Aの外端部13Atの発熱が大きい。一方、ミーゼス応力の差Δσが小さいほど、ベルトプライモデル13Aの外端部13Atの発熱が小さい。このようなベルトプライモデル13Aの外端部13Atの発熱も、タイヤ2を損傷させる大きな要因である。従って、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能は、ミーゼス応力の差Δσが小さいほど良好になると考えることができる。 The Mises stress σ is an index related to shear strain energy generated in the element, that is, heat generation. First differential element 25a Mises stress sigma 2 Mises and the Mises stress sigma 2 Mises of the second element 25b .DELTA..sigma (i.e., range) the larger, while the tire rotates once, a belt evaluated element 21 constitute Heat generation at the outer end 13At of the ply model 13A is large. On the other hand, the smaller the Mises stress difference Δσ, the smaller the heat generation at the outer end 13At of the belt ply model 13A. Such heat generation at the outer end portion 13At of the belt ply model 13A is also a major factor that damages the tire 2. Therefore, it can be considered that the durability performance of the tire (evaluation target element 21) becomes better as the Mises stress difference Δσ is smaller.

そして、本実施形態の工程S63では、ひずみ振幅の差Δa及びミーゼス応力の差Δσの双方が小さいほど、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能が高いと評価している。一方、ひずみ振幅の差Δa、又は、ミーゼス応力の差Δσの一方が大きい場合や、ひずみ振幅の差Δa及びミーゼス応力の差Δσの双方が大きい場合には、タイヤの耐久性能が低いと評価している。このように、本実施形態では、変形を示す指標及び発熱を示す指標の双方に基づいて、タイヤの耐久性能を評価している。このため、タイヤの耐久性能を、高い精度で評価することができる。   And in process S63 of this embodiment, it is evaluated that the durability performance of a tire (evaluation object element 21) is so high that both the difference delta a of distortion amplitude and the difference delta-sigma of Mises stress are small. On the other hand, if one of the strain amplitude difference Δa or the Mises stress difference Δσ is large, or if both the strain amplitude difference Δa and the Mises stress difference Δσ are large, the tire durability performance is evaluated to be low. ing. As described above, in the present embodiment, the durability performance of the tire is evaluated based on both the index indicating deformation and the index indicating heat generation. For this reason, the durability performance of a tire can be evaluated with high accuracy.

また、本実施形態では、物理量計算工程S5において、タイヤモデル10の接地状態を計算する静的シミュレーションにより、要素F(i)に作用するひずみ振幅EAT及びミーゼス応力σ2 Misesが計算されている。このため、例えば、タイヤモデル10を路面モデル15に転動させる動的シミュレーションが実施される場合に比べて、計算時間を大幅に短縮することができる。 In the present embodiment, in the physical quantity calculation step S5, the strain amplitude EAT and Mises stress σ 2 Mises acting on the element F (i) are calculated by a static simulation for calculating the ground contact state of the tire model 10. For this reason, for example, compared with the case where the dynamic simulation which rolls the tire model 10 to the road surface model 15 is implemented, calculation time can be shortened significantly.

図8に示されるように、ミーゼス応力σ2 Misesが計算される第1要素25aとしては、全ての評価対象要素21のうち、ミーゼス応力σ2 Misesが最も大きい評価対象要素21が選択されるのが望ましい。ミーゼス応力σ2 Misesが最も大きい評価対象要素21は、全ての評価対象要素21のうち、接地面27のタイヤ周方向、及び、タイヤ軸方向の中心位置29からタイヤ半径方向内側にのびる直線30と交わる評価対象要素21である。これにより、第1要素25aでは、他の評価対象要素21に比べて、最も大きいミーゼス応力σ2 Misesを計算することができるため、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesと第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesとの差Δσを、ベルトプライモデル13Aの外端部13Atに生じるミーゼス応力σ2 Misesの範囲(レンジ)に、より近似させることができる。従って、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能を、より高い精度で評価することができる。 As shown in FIG. 8, as the first element 25a for which the Mises stress σ 2 Mises is calculated, the evaluation target element 21 having the largest Mises stress σ 2 Mises is selected from all the evaluation target elements 21. Is desirable. The evaluation target element 21 having the largest Mises stress σ 2 Mises includes a straight line 30 extending from the center position 29 in the tire circumferential direction of the ground contact surface 27 and the tire axial direction to the tire radial direction among all the evaluation target elements 21. It is the evaluation target element 21 that intersects. Thus, the first element 25a, as compared to the other evaluation target element 21, it is possible to calculate the largest Mises stress sigma 2 Mises, Mises stress sigma 2 Mises first element 25a and the second element 25b the difference Δσ between the Mises stress sigma 2 Mises, the scope of the Mises stress sigma 2 Mises occurring outer end 13At belt ply model 13A (range), it is possible to further approximate. Therefore, the durability performance of the tire (evaluation target element 21) can be evaluated with higher accuracy.

また、ミーゼス応力σ2 Misesが計算される第2要素25bとしては、全ての評価対象要素21のうち、第1要素25aとはタイヤ周方向に180度ずれた位置に配置されている要素21が選択されるのが望ましい。このような第2要素25bは、評価対象要素21が構成するベルトプライモデル13Aの外端部13Atにおいて、タイヤ転動時に作用する力が最も小さな部分である。このような第2要素25bでは、他の評価対象要素21に比べて、最も小さい大きいミーゼス応力σ2 Misesを計算することができるため、第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesと第2要素25bのミーゼス応力σ2 Misesとの差Δσを、ベルトプライモデル13Aの外端部13Atに生じるミーゼス応力σ2 Misesの範囲(レンジ)に、さらに近似させることができる。従って、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能を、さらに高い精度で評価することができる。 In addition, as the second element 25b for which the Mises stress σ 2 Mises is calculated, among all the evaluation target elements 21, the element 21 disposed at a position shifted by 180 degrees in the tire circumferential direction from the first element 25a. It is desirable to be selected. Such a second element 25b is a portion where the force acting at the time of tire rolling is the smallest in the outer end portion 13At of the belt ply model 13A formed by the evaluation target element 21. In such a second element 25b, as compared to the other evaluation target element 21, it is possible to calculate the smallest larger Mises stress sigma 2 Mises, Mises stress sigma 2 Mises and the second element 25b of the first element 25a the difference Δσ between the Mises stress sigma 2 Mises of, the scope of the Mises stress sigma 2 Mises occurring outer end 13At belt ply model 13A (range), can be further approximated. Therefore, the durability performance of the tire (evaluation target element 21) can be evaluated with higher accuracy.

次に、本実施形態のシミュレーション方法では、タイヤ(評価対象要素21)の耐久性能が、良好か否かが判断される(工程S7)。工程S7では、タイヤの耐久性能が良好であると判断された場合(工程S7で「Y」)、タイヤモデル10に基づいて、タイヤ2が製造される(工程S8)。一方、タイヤの耐久性能が良好でないと判断された場合は(工程S7で「N」)、タイヤ2の設計因子を変更して(工程S9)、工程S1〜工程S7が再度実行される。このように、本実施形態のシミュレーション方法では、耐久性能が良好なタイヤ2を確実に設計することができる。   Next, in the simulation method of the present embodiment, it is determined whether or not the durability performance of the tire (evaluation target element 21) is good (step S7). In step S7, when it is determined that the durability performance of the tire is good (“Y” in step S7), the tire 2 is manufactured based on the tire model 10 (step S8). On the other hand, when it is determined that the durability performance of the tire is not good (“N” in step S7), the design factor of the tire 2 is changed (step S9), and steps S1 to S7 are executed again. Thus, in the simulation method of the present embodiment, it is possible to reliably design the tire 2 with good durability performance.

本実施形態の物理量計算工程S5では、タイヤ周方向の全ての評価対象要素21において、ひずみ振幅EATが計算されるものが例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、全ての評価対象要素21から選択される2つの要素21(第1要素31a及び第2要素31b)において、ひずみ振幅EATが計算されてもよい。   In the physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the example in which the strain amplitude EAT is calculated in all the evaluation target elements 21 in the tire circumferential direction is not limited to this. For example, the strain amplitude EAT may be calculated in two elements 21 (first element 31a and second element 31b) selected from all the evaluation target elements 21.

第1要素31aは、ミーゼス応力σ2 Misesが計算される第1要素25aと同一であるのが望ましい。このような第1要素31aは、他の評価対象要素21に比べて、タイヤ転動時のひずみが大きいため、大きなひずみ振幅EATが計算される。 The first element 31a is preferably the same as the first element 25a for which the Mises stress σ 2 Mises is calculated. Since the first element 31a has a larger strain at the time of tire rolling than the other evaluation target elements 21, a large strain amplitude EAT is calculated.

第2要素31bは、ミーゼス応力σ2 Misesが計算される第2要素25bと同一であるのが望ましい。このような第2要素31bは、他の評価対象要素21に比べて、タイヤ転動時のひずみが小さいため、小さなひずみ振幅EATが計算される。 The second element 31b is preferably the same as the second element 25b for which the Mises stress σ 2 Mises is calculated. Since the second element 31b has a smaller strain at the time of rolling of the tire than the other evaluation target elements 21, a small strain amplitude EAT is calculated.

このような第1要素31a及び第2要素31bの各ひずみ振幅EATに基づいて、ひずみ振幅EATの差Δaが計算されることにより、該ひずみ振幅の差Δaを、ベルトプライモデル13Aの外端部13Atに生じるひずみ振幅EATの範囲(レンジ)に近似させることができる。従って、このような実施形態では、タイヤ周方向の全ての評価対象要素21において、ひずみ振幅EATを計算する必要がないため、計算時間を大幅に短縮することができる。   The strain amplitude EAT difference Δa is calculated on the basis of each strain amplitude EAT of the first element 31a and the second element 31b, and the strain amplitude difference Δa is calculated as the outer end portion of the belt ply model 13A. It can be approximated to the range (range) of the strain amplitude EAT occurring at 13 At. Therefore, in such an embodiment, since it is not necessary to calculate the strain amplitude EAT in all the evaluation target elements 21 in the tire circumferential direction, the calculation time can be greatly shortened.

本実施形態では、タイヤ子午線断面内において、一つの第1要素25a及び一つの第2要素25bのミーゼスがそれぞれ計算されたが、これに限定されるわけではない。例えば、タイヤ子午線断面内において、複数の第1要素25a及び複数の第2要素25bを対象に、ミーゼス応力σ2 Misesが計算されてもよい。 In the present embodiment, the Mises of one first element 25a and one second element 25b are calculated in the tire meridian cross section, but the present invention is not limited to this. For example, the Mises stress σ 2 Mises may be calculated for the plurality of first elements 25a and the plurality of second elements 25b in the tire meridian cross section.

この場合、タイヤ子午線断面内において、複数の第1要素25a毎に、ミーゼス応力σ2 Misesが計算されても良いし、複数の第1要素25aのミーゼス応力σ2 Misesを平均して、一つのミーゼス応力σ2 Misesが計算されても良い。第2要素25bも、第1要素25aと同様である。これにより、タイヤモデル10を構成する要素F(i)を広範囲に渡って、耐久性能を評価することができる。なお、ひずみ振幅EATについても、ミーゼス応力σ2 Misesと同様に、タイヤ子午線断面内において、複数の第1要素25a及び複数の第2要素25bを対象に、ひずみ振幅EATが求められてもよい。 In this case, in the tire meridian cross section, for each of the plurality of first element 25a, to Mises stress sigma 2 Mises may be calculated, by averaging the Mises stress sigma 2 Mises of the plurality of first element 25a, one of the The Mises stress σ 2 Mises may be calculated. The second element 25b is the same as the first element 25a. Thereby, the durability performance can be evaluated over a wide range of the elements F (i) constituting the tire model 10. As for the strain amplitude EAT, similarly to the Mises stress σ 2 Mises , the strain amplitude EAT may be obtained for a plurality of first elements 25a and a plurality of second elements 25b in the tire meridian cross section.

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。   As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.

図2に示した基本構造を有し、カーカスプライ又はベルトプライの構造を異ならせた12本のタイヤ(タイヤ1〜タイヤ12)が製造された。これらの12本のタイヤを、有限個の要素でモデル化した12本分のタイヤモデルが設定された。そして、図3に示した処理手順に従って測定されたひずみ振幅の差Δa及びミーゼス応力の差Δσに基づいて、タイヤの耐久性能が評価された(実施例)。なお、ひずみ振幅の差Δa及びミーゼス応力の差Δσは、タイヤ1を100とする指数で表示している。数値が小さいほど良好である。   Twelve tires (tire 1 to tire 12) having the basic structure shown in FIG. 2 and having different carcass ply or belt ply structures were manufactured. Twelve tire models in which these 12 tires were modeled with a finite number of elements were set. Then, based on the strain amplitude difference Δa and Mises stress difference Δσ measured according to the processing procedure shown in FIG. 3, the durability performance of the tire was evaluated (Example). Note that the strain amplitude difference Δa and the Mises stress difference Δσ are indicated by an index with the tire 1 as 100. The smaller the value, the better.

また、比較のために、ひずみ振幅の差Δaのみに基づいて、タイヤの耐久性能を評価する方法(比較例1)や、ミーゼス応力の差Δσのみに基づいて、タイヤの耐久性能を評価する方法(比較例2)も、同様に実施された。   For comparison, a method for evaluating the durability of a tire based only on the difference Δa in strain amplitude (Comparative Example 1) and a method for evaluating the durability of a tire based only on the difference Δσ of Mises stress (Comparative Example 2) was similarly carried out.

12本のタイヤを下記リムにリム組みし、かつ、下記内圧を充填して、下記荷重を負荷させて、ドラム試験機上を速度80km/hで走行させた。そして、タイヤが破壊するまでの走行距離を調べた(実験例)。ドラム耐久性能の評価は、走行距離を、タイヤ1を100とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。   Twelve tires were assembled on the following rim, filled with the following internal pressure, loaded with the following load, and run on the drum tester at a speed of 80 km / h. Then, the travel distance until the tire broke was examined (experimental example). In the evaluation of the drum durability performance, the travel distance was expressed as an index with the tire 1 as 100. The larger the value, the better.

そして、実施例、比較例1及び比較例2で測定されたひずみ振幅の差Δa又はミーゼス応力の差Δσと、実験例のドラム耐久性能の評価とを、図11(実施例)、図12(比較例1)、図13(比較例2)の各グラフで表示した。なお、共通仕様は次のとおりである。
タイヤサイズ:265/35R18
リムサイズ:18×9.5J
内圧:200kPa
荷重:
縦荷重:3kN
横荷重:3kN
The strain amplitude difference Δa or Mises stress difference Δσ measured in the example, comparative example 1 and comparative example 2 and the evaluation of the drum durability performance of the experimental example are shown in FIG. 11 (Example) and FIG. The results are shown in the graphs of Comparative Example 1) and FIG. 13 (Comparative Example 2). The common specifications are as follows.
Tire size: 265 / 35R18
Rim size: 18 × 9.5J
Internal pressure: 200 kPa
load:
Longitudinal load: 3kN
Lateral load: 3kN

テストの結果、実施例では、ひずみ振幅の差Δa及びミーゼス応力の差Δσの双方が小さいタイヤほど、ドラム耐久性能が良好であることが確認できた。従って、実施例のシミュレーション方法では、タイヤの耐久性能を高い精度で評価できることが確認できた。   As a result of the test, in the example, it was confirmed that the drum durability performance was better as the tire had smaller strain amplitude difference Δa and Mises stress difference Δσ. Therefore, it was confirmed that the simulation method of the example can evaluate the durability performance of the tire with high accuracy.

一方、比較例1では、同一のドラム耐久性能のタイヤが取りうるひずみ振幅の差Δaの範囲と、他の同一のドラム耐久性能のタイヤが取りうるひずみ振幅の差Δaの各範囲とが重複した。同様に、比較例2では、同一のドラム耐久性能のタイヤが取りうるミーゼス応力の差Δσの各範囲と、他の同一のドラム耐久性能のタイヤが取りうるミーゼス応力の差Δσの各範囲とが重複した。従って、比較例1及び比較例2のシミュレーション方法では、タイヤの耐久性能を十分な精度で評価できなかった。   On the other hand, in Comparative Example 1, the range of strain amplitude difference Δa that can be taken by a tire having the same drum durability performance overlaps with each range of strain amplitude difference Δa that other tires having the same drum durability performance can take. . Similarly, in Comparative Example 2, each range of Mises stress difference Δσ that a tire with the same drum durability performance can take and each range of Mises stress difference Δσ that a tire with the same drum durability performance can take Duplicate. Therefore, in the simulation methods of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the durability performance of the tire could not be evaluated with sufficient accuracy.

1 コンピュータ
10 タイヤモデル
F(i) 要素
1 Computer 10 Tire model F (i) Element

Claims (3)

コンピュータを用いて、タイヤの耐久性能を評価するためのシミュレーション方法であって、
前記コンピュータに、前記タイヤを、有限個の要素を用いてモデル化したタイヤモデルを入力する工程、
前記コンピュータに、前記タイヤが接地する路面を、有限個の要素を用いてモデル化した路面モデルを入力する工程、
前記コンピュータが、予め定められた条件に基づいた前記タイヤモデルの接地状態を計算する工程、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記接地状態から、予め定められた前記要素の少なくとも一つに作用するひずみ振幅とミーゼス応力とを含む物理量を計算する物理量計算工程、並びに
前記コンピュータが、前記ひずみ振幅及び前記ミーゼス応力に基づいて、前記要素の耐久性能を評価する評価工程を含み、
前記物理量計算工程は、
第1要素のミーゼス応力を計算する工程と、
前記第1要素とタイヤ子午線断面内で同一位置にありかつタイヤ周方向で異なる位置にある第2要素のミーゼス応力を計算する工程とを含み、
前記評価工程は、前記第1要素のミーゼス応力と前記第2要素のミーゼス応力との差Δσを計算する工程と、
前記差Δσが小さいものほど耐久性能を高く評価する工程とを含み、
前記第1要素は、前記タイヤモデルが前記路面モデルと接地している接地面側にあり、
前記第2要素は、前記第1要素とはタイヤ周方向に180度ずれた位置にあることを特徴とするタイヤのシミュレーション方法。
A simulation method for evaluating the durability performance of a tire using a computer,
Inputting to the computer a tire model obtained by modeling the tire using a finite number of elements;
Inputting to the computer a road surface model obtained by modeling the road surface on which the tire contacts the ground using a finite number of elements;
The computer calculating a ground contact state of the tire model based on a predetermined condition;
A physical quantity calculating step in which the computer calculates a physical quantity including a strain amplitude and a Mises stress acting on at least one of the predetermined elements from the ground contact state of the tire model; and and based on the von Mises stress, look including an evaluation step of evaluating the durability of the element,
The physical quantity calculation step includes:
Calculating the Mises stress of the first element;
Calculating the Mises stress of the first element and the second element at the same position in the tire meridian cross section and at different positions in the tire circumferential direction,
The evaluation step includes calculating a difference Δσ between the Mises stress of the first element and the Mises stress of the second element;
Including a step of evaluating the durability performance higher as the difference Δσ is smaller,
The first element is on a contact surface side where the tire model is in contact with the road surface model,
The tire simulation method according to claim 1, wherein the second element is located 180 degrees away from the first element in the tire circumferential direction .
前記物理量計算工程は、
前記第1要素のひずみ振幅を計算する工程と、
前記第2要素のひずみ振幅を計算する工程とを含み、
前記評価工程は、前記第1要素のひずみ振幅と前記第2要素のひずみ振幅との差Δaを計算する工程と、
前記差Δaが小さいものほど耐久性能を高く評価する工程とを含む請求項1記載のタイヤのシミュレーション方法。
The physical quantity calculation step includes:
Calculating a strain amplitude of the first element;
Calculating a strain amplitude of the second element;
The evaluation step calculates a difference Δa between the strain amplitude of the first element and the strain amplitude of the second element;
The tire simulation method according to claim 1 , further comprising the step of evaluating the durability performance higher as the difference Δa is smaller .
前記物理量計算工程は、
タイヤ子午線断面内で同一位置にあり、かつ、タイヤ周方向の全ての要素のひずみ振幅を計算する工程を含み、
前記評価工程は、前記第1要素のひずみ振幅と、前記第2要素のひずみ振幅との差Δaを計算する工程、及び
前記差Δaが小さいものほど耐久性能を高く評価する工程を含む請求項1記載のタイヤのシミュレーション方法。
The physical quantity calculation step includes:
Calculating the strain amplitude of all the elements in the tire circumferential direction at the same position in the tire meridian section,
The evaluating step calculating a difference Δa between the strain amplitude of the first element and the strain amplitude of the second element;
The tire simulation method according to claim 1, further comprising a step of evaluating the durability performance higher as the difference Δa is smaller .
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