JP7292806B2 - Fluid analysis method around tire, fluid analysis system and program around tire - Google Patents

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Description

本開示は、タイヤ周囲の流体解析方法、タイヤ周囲の流体解析システム及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to a fluid analysis method around a tire, a fluid analysis system around a tire, and a program.

近年、タイヤ周囲の流体(空気、水など)によるノイズ性能、排水性能、空気抵抗などの性能を評価するために、タイヤ周囲の流体解析シミュレーションが提案されている。シミュレーションにおいて、流体が定義される流体領域は、タイヤモデルの接地形状に応じて設定する必要がある。特許文献1には、構造計算によりタイヤ変形及び回転によるタイヤモデルの節点の変位に関する時系列データを取得し、この時系列データを流体解析モデルの計算格子セルの変形に用いて流体解析演算を実行することが記載されている。 In recent years, fluid analysis simulations around tires have been proposed to evaluate performance such as noise performance, drainage performance, and air resistance due to fluids (air, water, etc.) around tires. In the simulation, the fluid region in which the fluid is defined should be set according to the ground shape of the tire model. In Patent Document 1, time-series data relating to displacement of tire model nodes due to tire deformation and rotation is acquired by structural calculation, and this time-series data is used for deformation of computational grid cells of a fluid analysis model to execute fluid analysis calculations. It is stated that

特開2018-197066号公報JP 2018-197066 A

流体解析演算には時間がかかるため、更なる高速化が求められる。 Since fluid analysis calculations take time, further speeding up is required.

本開示は、計算時間を短縮可能なタイヤ周囲の流体解析方法、タイヤ周囲の流体解析システム及びプログラムを提供する。 The present disclosure provides a tire-surrounding fluid analysis method, a tire-surrounding fluid analysis system, and a program capable of reducing calculation time.

本開示のタイヤ周囲の流体解析方法は、1又は複数のプロセッサが実行する方法であって、所定荷重、所定内圧及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、接地面に形成された溝を有するタイヤを複数の要素及び節点で表現した第1モデルを転動させ、路面との接触に起因する前記第1モデルの変形を数値計算により算出することと、前記第1モデルにおける溝を含むタイヤ外表面を構成する複数の面に対して、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面を1つのグループ面とするグループ化処理を実行することと、各々の前記グループ面を構成する最も外側の辺同士の交点にある第1節点と、グループ化されていない各々の面を構成する第2節点との変位に関する時系列データを前記第1モデルの変形演算結果から取得することと、タイヤ外表面と路面とを含むタイヤ周囲空間を複数の計算格子セルで表した第2モデルを用い、前記時系列データにおける前記第1節点及び前記第2節点を制御点として前記計算格子セルの位置を変更しつつ前記計算格子セル毎に流体の物理量を演算する流体解析演算を実行することと、を含む。 A fluid analysis method around a tire according to the present disclosure is a method executed by one or more processors, in which grooves formed on a ground contact surface are analyzed under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotational speed. rolling a first model that expresses a tire having a plurality of elements and nodes, calculating deformation of the first model due to contact with the road surface by numerical calculation; and tire including grooves in the first model performing a grouping process on a plurality of surfaces constituting an outer surface, with two or more continuous surfaces meeting a predetermined bonding condition as one group surface; and forming each of the group surfaces. Acquiring time-series data on the displacement between the first node at the intersection of the outermost sides and the second node that constitutes each ungrouped surface from the deformation calculation result of the first model; Using a second model in which the space around the tire including the outer surface of the tire and the road surface is represented by a plurality of computational grid cells, the positions of the computational grid cells with the first node and the second node in the time-series data as control points and performing a fluid analysis calculation for calculating the physical quantity of the fluid for each of the computational grid cells while changing .

この構成によれば、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面を1つのグループ面とする。グループ面を構成する全ての節点のうち最も外側の辺同士の交点にある第1節点を制御点として用いるので、グループ面を構成する全ての節点を制御点とする場合に比べて制御点の数を減らすことができ、計算格子セルの変形処理の計算コストが減少し、計算時間を短縮可能となる。また、所定の結合条件によって計算精度の悪化又は計算破綻を抑制できる場合がある。 According to this configuration, two or more continuous faces that meet the predetermined joining condition are taken as one group face. Since the first node at the intersection of the outermost sides of all the nodes forming the group surface is used as the control point, the number of control points is greater than when all the nodes forming the group surface are used as control points. can be reduced, the calculation cost of deformation processing of computational grid cells can be reduced, and the calculation time can be shortened. Moreover, there are cases where it is possible to suppress deterioration of calculation accuracy or calculation failure by using a predetermined connection condition.

本開示のタイヤ周囲の流体解析システムを示すブロック図Block diagram showing a fluid analysis system around a tire of the present disclosure タイヤ有限要素法モデルの例を示す斜視図Perspective view showing an example of a tire finite element method model 溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルを示す斜視図Perspective view showing tire finite element method model with groove space element タイヤ有限要素法モデルの溝断面を示す模式図、及び溝空間要素付きのタイヤ有限要素法モデルの溝断面を示す模式図Schematic diagram showing groove cross section of tire finite element method model and schematic diagram showing groove cross section of tire finite element method model with groove spatial element グループ化処理に関する説明図Explanatory diagram of grouping process グループ化処理における結合条件に関する説明図Explanatory diagram of join conditions in grouping processing 接地転動解析に関する説明図、及び溝空間要素のみを示す図Explanatory diagram for contact rolling analysis and diagram showing only groove space elements タイヤ周囲の流体解析モデルの例を示す図Diagram showing an example of a fluid analysis model around a tire 図7における要部を示す拡大図Enlarged view showing the main part in FIG. グループ化処理後のメッシュモーフィング処理に関する説明図Explanatory diagram of mesh morphing after grouping グループ化処理しない場合のメッシュモーフィング処理に関する説明図Explanatory diagram for mesh morphing without grouping グループ化処理前の面及びグループ化後の面を示す図Diagram showing faces before grouping and faces after grouping 第1面群と第2面群に属する面を示すタイヤ子午線端面図Tire meridian end view showing surfaces belonging to the first surface group and the second surface group 第1面群と第2面群に属する面を示すタイヤ子午線端面図Tire meridian end view showing surfaces belonging to the first surface group and the second surface group 本開示に係る流体解析方法を示すフローチャートFlowchart showing a fluid analysis method according to the present disclosure

以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

[タイヤ周囲の流体解析システム]
本実施形態に係る流体解析システム1は、タイヤ周囲の流体の挙動をシミュレーションする。具体的に、図1に示すように、流体解析システム1は、メモリ1aと、構造計算部12と、グループ化処理実行部11と、時系列データ取得部13と、流体計算部14と、を有する。流体解析システム1は、更に、モデル生成部10を有してもよい。これら各部10~14は、プロセッサ1b、メモリ1a、各種インターフェイス等を備えたコンピュータ等の情報処理システムにおいてプロセッサ1bが予め記憶されている図14の処理ルーチンを実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。
[Fluid analysis system around tires]
A fluid analysis system 1 according to this embodiment simulates the behavior of a fluid around a tire. Specifically, as shown in FIG. 1, the fluid analysis system 1 includes a memory 1a, a structure calculation unit 12, a grouping processing execution unit 11, a time series data acquisition unit 13, and a fluid calculation unit 14. have. The fluid analysis system 1 may further have a model generator 10 . These units 10 to 14 cooperate with software and hardware by executing the processing routine of FIG. It works and is realized.

図1に示すメモリ1aは、接地転動解析に用いる溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2を記憶する。溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2は、図2Bに示すように、タイヤを複数の要素及び節点で表現したタイヤ有限要素法モデルM2であって、接地面に形成された溝20と、溝20を形成する溝壁面に包囲される溝空間に配置される溝空間要素30と、を有する。溝空間要素30は、溝20を形成する溝壁面に結合して、転動により剥離しないように設定してある。溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2は、図2Aに示すトレッドパターン(溝20)を有するタイヤ有限要素法モデルM1に、溝空間要素30を設けたモデルである。溝20は、タイヤ周方向に延びる主溝、タイヤ周方向に交差する横溝など複数存在する場合が多い。図2Bに示す例では、全ての溝に溝空間要素30を設定しているが、全ての溝に設定しなくてもよく、所望の一部の溝のみに溝空間要素30を設定すればよい。例えば、周方向に交差する横溝であって溝幅が一定以下である溝(スリット、サイプ)のみに溝空間要素30を設定することが挙げられる。本実施形態では、溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2をシミュレーションの対象としているが、シミュレーションの対象をタイヤ有限要素法モデルM1とし、タイヤ有限要素法モデルM1をメモリ1aに記憶するようにしてもよい。 The memory 1a shown in FIG. 1 stores a tire finite element method model M2 with groove space elements used for contact rolling analysis. The tire finite element method model M2 with groove space elements is, as shown in FIG. a channel space element 30 located in the channel space surrounded by the channel walls forming 20; The groove space element 30 is bonded to the groove wall surface forming the groove 20 so as not to peel off due to rolling. The tire finite element method model M2 with groove space elements is a model in which groove space elements 30 are provided in the tire finite element method model M1 having the tread pattern (grooves 20) shown in FIG. 2A. In many cases, there are a plurality of grooves 20, such as a main groove extending in the tire circumferential direction and a lateral groove crossing the tire circumferential direction. In the example shown in FIG. 2B, the groove space elements 30 are set for all the grooves, but it is not necessary to set the groove space elements 30 for all the grooves. . For example, the groove space element 30 may be set only for grooves (slits, sipes) that are lateral grooves intersecting in the circumferential direction and whose groove width is equal to or smaller than a certain value. In this embodiment, the tire finite element method model M2 with groove spatial elements is the object of simulation, but the simulation object is the tire finite element method model M1, and the tire finite element method model M1 is stored in the memory 1a. good too.

図3の上部は、タイヤ有限要素法モデルM1の溝断面を示す模式図である。溝20を形成する溝壁面21が複数の節点P0(図中では丸で示す)で表されている。溝20以外のタイヤ外表面22(図3では接地面)が複数の節点P0で表されている。図3の下部は、溝空間要素付きのタイヤ有限要素法モデルM2の溝断面を示す模式図である。溝空間要素30が複数の節点P3(図中では三角で示す)で表されている。溝壁面21においては、タイヤ外表面(溝壁面21、接地面22)を構成する節点P0と共に、溝空間要素30を構成する節点P3が設定されている。 The upper part of FIG. 3 is a schematic diagram showing a groove cross section of the tire finite element method model M1. A groove wall surface 21 forming the groove 20 is represented by a plurality of node points P0 (indicated by circles in the figure). A tire outer surface 22 (ground contact surface in FIG. 3) other than the grooves 20 is represented by a plurality of node points P0. The lower part of FIG. 3 is a schematic diagram showing a groove cross-section of a tire finite element method model M2 with groove space elements. A groove space element 30 is represented by a plurality of nodes P3 (indicated by triangles in the figure). On the groove wall surface 21, a node point P3 forming a groove space element 30 is set together with a node point P0 forming a tire outer surface (groove wall surface 21, ground contact surface 22).

本実施形態では、モデル生成部10を設けている。図2Aに示す一般的なタイヤ有限要素法モデルM1を生成又は外部から取得し、その後、モデル生成部10が、タイヤ有限要素法モデルM1の所定の溝に溝空間要素30を挿入することで溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2を生成する。なお、本実施形態では、モデル生成部10を設けているが、溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2が得られれば、モデル生成部10は省略可能である。また、シミュレーションの対象をタイヤ有限要素法モデルM1とする場合には、タイヤ有限要素法モデルM1が得られればモデル生成部10は省略可能である。 In this embodiment, a model generator 10 is provided. A general tire finite element method model M1 shown in FIG. 2A is generated or acquired from the outside, and then the model generation unit 10 inserts the groove space element 30 into a predetermined groove of the tire finite element method model M1. A tire finite element method model M2 with spatial elements is generated. Although the model generation unit 10 is provided in this embodiment, the model generation unit 10 can be omitted if the tire finite element method model M2 with groove space elements is obtained. Further, when the tire finite element method model M1 is to be simulated, the model generator 10 can be omitted if the tire finite element method model M1 is obtained.

溝空間要素30の物性は任意に設定可能であるが、次のように設定するのが好ましい。溝空間要素30のヤング率は、接地面を形成する要素に設定されるヤング率の1/10000以上且つ1/1000以下に設定されると共に、溝空間要素30のポアソン比が0±0.01に設定されている。ヤング率が小さければ溝空間要素が溝の変形を阻害しないので、タイヤの接地及び転動解析に与える影響を低減又は無くすることが可能となる。ヤング率が或る程度小さくなれば、溝変形を阻害しない効果が頭打ちとなる。接地面を形成するトレッド部の要素に対して1/1000以下とすれば、精度に与える影響を無視できる。また、溝空間要素のポアソン比を0±0.01としているのは、ポアソン比が0であれば、溝の変形に伴って単純に体積変化するので、ポアソン比0が一番好ましい。得られる歪みのレベルを考慮すれば、誤差±0.01程度であれば、精度に影響を与えないと考えられる。 The physical properties of the groove space element 30 can be set arbitrarily, but are preferably set as follows. The Young's modulus of the groove space element 30 is set to 1/10000 or more and 1/1000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground contact surface, and the Poisson's ratio of the groove space element 30 is 0±0.01. is set to If the Young's modulus is small, the groove space element does not hinder the deformation of the groove, so it is possible to reduce or eliminate the influence on tire contact and rolling analysis. If the Young's modulus is reduced to a certain extent, the effect of not inhibiting groove deformation reaches a ceiling. If it is 1/1000 or less with respect to the elements of the tread portion forming the contact surface, the influence on accuracy can be ignored. The reason why the Poisson's ratio of the groove space element is 0±0.01 is that if the Poisson's ratio is 0, the volume simply changes with the deformation of the groove, so the Poisson's ratio of 0 is most preferable. Considering the level of distortion that can be obtained, an error of about ±0.01 is considered to have no effect on accuracy.

図1に示す構造計算部12は、予め定められた所定荷重、所定内圧及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、メモリ1aに記憶される溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2を図6上部に示すように転動させ、路面との接触に起因するモデルM2の変形を数値演算により算出する。具体的には、タイヤモデルM2をリム組みして、内圧を付与し、路面に押しつけて回転させる。図6下部は溝空間要素30のみを表示した図である。モデルM2の変形には、溝壁を含むタイヤ外表面だけでなく、溝空間要素30の変形も含まれる。この転動解析によって、路面との接触により生じる接地圧力が算出され、その圧力値によるタイヤ(溝20及び溝空間要素30)の変形が時間軸に沿って算出される。この転動解析は、詳細な説明を省略する。本実施形態では、シミュレーションの対象が溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2であるが、溝空間要素30のないタイヤ有限要素法モデルM1をシミュレーションの対象としてもよい。 The structural calculation unit 12 shown in FIG. 1 generates a tire finite element method model M2 with groove space elements stored in the memory 1a under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotational speed. The model M2 is rolled as shown in the upper part of 6, and the deformation of the model M2 caused by the contact with the road surface is calculated by numerical calculation. Specifically, the tire model M2 is mounted on the rim, and internal pressure is applied, and the tire model M2 is pressed against the road surface and rotated. The lower part of FIG. 6 shows only the groove space element 30. As shown in FIG. The deformation of the model M2 includes deformation of the groove space element 30 as well as the outer tire surface including the groove walls. Through this rolling analysis, the contact pressure generated by contact with the road surface is calculated, and the deformation of the tire (groove 20 and groove space element 30) due to the pressure value is calculated along the time axis. A detailed description of this rolling analysis is omitted. In this embodiment, the object of simulation is the tire finite element method model M2 with groove space elements, but the tire finite element method model M1 without the groove space elements 30 may be the object of simulation.

図1に示すグループ化処理実行部11は、溝空間要素付きタイヤ有限要素法モデルM2における溝を含むタイヤ外表面を構成する複数の面に対して、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面を1つのグループ面とするグループ化処理を実行する。本実施形態における所定の結合条件は、図5に示すように、互いに隣接する面同士(F01、F02)が平行であること、又は、互いに隣接する面同士(F02、F03)が平行状態に対して所定角度θ1内にあることのいずれかを含む。図5は、互いに隣接する面同士(F01、F02)[F02、F03]の間にある辺(S01)[S02]に直交する断面を示す。図4及び図5において、複数の面(F01~07)が平坦面であり、境界線となる辺(S01,S02,…)が直線である例を示しているが、これに限定されず、曲面であってもよい。面を構成する辺は、曲面であってもよい。所定角度θ1は、10度以下に設定されることが精度を確保するために好ましい。面同士の比較であっても辺に直交する断面において角度比較により判定可能である。 The grouping process execution unit 11 shown in FIG. 1 selects two or more surfaces that meet a predetermined connection condition for a plurality of surfaces that constitute the tire outer surface including grooves in the tire finite element method model M2 with groove space elements. A grouping process is executed in which continuous faces are grouped as one group face. As shown in FIG. 5, the predetermined bonding condition in this embodiment is that the mutually adjacent surfaces (F01, F02) are parallel to each other, or that the mutually adjacent surfaces (F02, F03) are parallel to each other. is within a predetermined angle θ1. FIG. 5 shows a cross section perpendicular to sides (S01) [S02] between adjacent faces (F01, F02) [F02, F03]. 4 and 5 show an example in which a plurality of surfaces (F01 to 07) are flat surfaces and the sides (S01, S02, . . . ) that serve as boundary lines are straight lines; It may be a curved surface. The sides forming the surface may be curved surfaces. The predetermined angle θ1 is preferably set to 10 degrees or less in order to ensure accuracy. Even when comparing surfaces, it is possible to make a determination by comparing angles in a cross section orthogonal to a side.

グループ化処理実行部11は、所定の結合条件に合致する面の組み合わせがなくなるまで繰り返し実行する。図4の例では、2つ以上の連続する面F01,F02,F03,F04が1つのグループ面G01と判定されている。面F05,F06,F07,F08はそれぞれ所定の結合条件に合致せずに、グループ化されていない。 The grouping process execution unit 11 repeats the process until there are no more combinations of faces that meet a predetermined joining condition. In the example of FIG. 4, two or more continuous planes F01, F02, F03, and F04 are determined as one group plane G01. Faces F05, F06, F07, and F08 are not grouped because they do not meet the predetermined joining conditions.

図1に示す時系列データ取得部13は、流体解析演算で用いる流体解析モデルを変形するための時系列データをモデルM2の変形演算結果から取得する。時系列データ取得部13は、第1節点データ取得部13aと、第2節点データ取得部13bと、第3節点データ取得部13cと、節点座標取得部13dと、変位ベクトル算出部13eと、を有する。第3節点データ取得部13cは省略可能である。 The time-series data acquisition unit 13 shown in FIG. 1 acquires time-series data for deforming the fluid analysis model used in the fluid analysis calculation from the deformation calculation result of the model M2. The time-series data acquisition unit 13 includes a first nodal data acquisition unit 13a, a second nodal data acquisition unit 13b, a third nodal data acquisition unit 13c, a nodal coordinate acquisition unit 13d, and a displacement vector calculation unit 13e. have. The third node data acquisition unit 13c can be omitted.

第1節点データ取得部13aは、時系列データとして、図4に示すように、各々のグループ面(G01)を構成する最も外側の辺同士(S11,S12,S13,S14)の交点にある第1節点P1の変位に関するデータを取得する。第1節点は、グループ面(G01)を表すのに必要な最低限の節点であり、グループ面の頂点にある節点であり、グループ面の内部の節点が除去されている。第2節点データ取得部13bは、時系列データとして、図4に示すように、グループ化されていない各々の面(F05,F06,F07,F08)を構成する第2節点P2の変位に関するデータを取得する。 As time-series data, the first node data acquisition unit 13a acquires, as shown in FIG. Acquire data on the displacement of one node P1. The first node is the minimum number of nodes required to represent the group face (G01), is a node at the vertex of the group face, and has no nodes inside the group face. As time-series data, the second node data acquisition unit 13b acquires, as shown in FIG. get.

時系列データは、シミュレーション上の単位時間の経過による第1節点P1及び第2節点P2の変位に関するデータである。タイヤ外表面を構成する第1節点P1及び第2節点P2の変位には、タイヤ側面、タイヤ接地面、及び溝壁面を含むタイヤ全ての外表面の接地による変形と、回転による位置の移動と、が含まれる。いいかえれば、時系列データは、溝20を含むタイヤ表面がどのように動いていくかを表すデータである。 The time-series data is data relating to the displacement of the first node P1 and the second node P2 over the passage of unit time on the simulation. The displacement of the first node P1 and the second node P2, which constitute the tire outer surface, includes deformation due to grounding of the entire outer surface of the tire including the tire side surface, tire contact surface, and groove wall surface, positional movement due to rotation, is included. In other words, the time-series data is data representing how the tire surface including the grooves 20 moves.

第3節点データ取得部13cは、時系列データとして、図3に示す溝空間要素30を構成する全節点のうちの少なくとも一部の第3節点P3の変位に関するデータを取得する。溝変形による計算破綻の課題に対応しない場合には、第3節点データ取得部13cを設けずに、時系列データに、第3節点P3の変位に関するデータを含めなくてもよい。勿論、第3節点P3として、溝空間要素30を構成する全ての第3節点P3の変位に関するデータを時系列データに含めれば、制御点としての節点数が増えるので計算格子セルの品質を向上させて計算破綻を抑制する効果を高めることが可能となる。 The third node data acquisition unit 13c acquires, as time-series data, data relating to the displacement of at least some of the third nodes P3 among all the nodes forming the groove spatial element 30 shown in FIG. If the problem of calculation failure due to groove deformation is not addressed, the third nodal point data acquisition unit 13c may not be provided and the time series data may not include data on the displacement of the third nodal point P3. Of course, if the time-series data includes data on the displacement of all the third nodes P3 that make up the groove spatial element 30 as the third nodes P3, the number of nodes as control points increases, so that the quality of the computational grid cell can be improved. This makes it possible to enhance the effect of suppressing computational failure.

本実施形態では、節点座標取得部13dは、モデルM2の変形演算結果から、第1節点P1、第2節点P2及び第3節点P3の座標を単位時間毎に取得する。変位ベクトル算出部13eは、座標履歴を抽出した全節点について、単位時間前後の座標に基づき変位ベクトルを単位時間毎に算出する。変位ベクトルは、次の式(1)で表される。

Figure 0007292806000001
ここで、Vはベクトルを示し、tは単位時間を表すタイムステップ番号であり、coodは座標を示し、x、y、zはそれぞれ方向成分を示す。
なお、本実施形態では、節点の変位に関する時系列データが上記の変位ベクトルであるとしているが、変位に関するデータであれば、これに限定されず、表現方法は種々変更可能である。 In this embodiment, the node coordinate acquisition unit 13d acquires the coordinates of the first node P1, the second node P2, and the third node P3 from the deformation calculation result of the model M2 every unit time. The displacement vector calculator 13e calculates a displacement vector for each unit time based on the coordinates before and after the unit time for all the nodes whose coordinate histories are extracted. A displacement vector is represented by the following formula (1).
Figure 0007292806000001
Here, V indicates a vector, t is a time step number representing unit time, cood indicates coordinates, and x, y, and z indicate directional components.
In the present embodiment, the time-series data regarding the displacement of the node is the above-mentioned displacement vector.

図1に示す流体計算部14は、流体解析モデルと前記時系列データを用いて流体解析演算を実行する。具体的には、流体計算部14は、流体解析モデルを用い、前記時系列データにおける第1節点P1、第2節点P2及び第3節点P3を制御点として計算格子の位置を変更しつつ計算格子セル毎に流体の物理量を演算する流体解析演算を実行する。言い換えれば、溝とタイヤ表面がどのように動いていくかを表す時系列データを用いて、流体の挙動を計算するための計算格子セルを変形させながら計算を実行し、流体の物理量を算出する。図7及び図8に示すように、タイヤ外表面と路面とを含むタイヤ周囲空間を複数の計算格子セルで表した流体解析モデルを用いる。流体解析モデルのタイヤ表面形状は、構造計算モデルであるタイヤ有限要素法モデルM2に基づいて作成する。本実施形態では、計算手法としては重合格子法を用いているが、それ以外の方法を採用してもよい。図9にて模式的に説明するように、計算格子セルC1の変形、すなわちメッシュモーフィングは、計算格子セルC1の変形を制御するための制御点P4を設け、制御点P4が形成する補間場(図中にて点線で囲まれた領域)が計算格子セルC1を囲むように配置し、制御点の変位をもって補間場にある計算格子セルC1を比例計算によって変形させる。図10は、複数の面をグループ化していない場合の例であり、6面を構成する12個の節点P4を制御点としている。図9は、複数の面をグループ化した場合の例であり、6面を1つのグループ面とし、1つのグループ面を構成する4つの節点P4を制御点としている。図9の例は、図10の例に比べて制御点の数を低減して計算コストを低減していることがわかる。 The fluid calculation unit 14 shown in FIG. 1 executes fluid analysis calculations using the fluid analysis model and the time-series data. Specifically, using the fluid analysis model, the fluid calculation unit 14 uses the first node P1, the second node P2, and the third node P3 in the time-series data as control points while changing the position of the computational grid. A fluid analysis calculation is executed to calculate the physical quantity of the fluid for each cell. In other words, using time-series data that shows how the grooves and tire surface move, calculations are performed while deforming the computational grid cells for calculating the behavior of the fluid, and the physical quantities of the fluid are calculated. . As shown in FIGS. 7 and 8, a fluid analysis model is used in which the tire surrounding space including the tire outer surface and the road surface is represented by a plurality of computational grid cells. The tire surface shape of the fluid analysis model is created based on the tire finite element method model M2, which is a structural calculation model. In this embodiment, the overlapping grid method is used as the calculation method, but other methods may be adopted. As schematically explained in FIG. 9, the deformation of the computational grid cell C1, that is, the mesh morphing, provides a control point P4 for controlling the deformation of the computational grid cell C1, and the interpolation field ( A region surrounded by a dotted line in the drawing) is arranged to surround the computational grid cell C1, and the computational grid cell C1 in the interpolation field is deformed by proportional calculation according to the displacement of the control point. FIG. 10 shows an example in which a plurality of surfaces are not grouped, and 12 nodes P4 forming 6 surfaces are used as control points. FIG. 9 shows an example of grouping a plurality of faces, with six faces as one group face and four node points P4 constituting one group face as control points. It can be seen that the example in FIG. 9 reduces the number of control points compared to the example in FIG. 10 to reduce the calculation cost.

グループ化処理実行部11は、タイヤ外表面を構成する全ての面に対してグループ化処理を実行してもよい。しかし、計算破綻のリスクを低減するためには、タイヤ周囲空間の変化(変形)を大きくする面に対してグループ化処理を実行しない方がよい。そこで、本実施形態では、タイヤ外表面を構成する各々の面は、第1面群Gp1又は第2面群Gp2のいずれかに属しており、第1面群Gp1に属する面に対してグループ化処理を実行し、第2面群Gp2に属する面に対してグループ化処理を実行しないように構成している。 The grouping process execution unit 11 may perform the grouping process on all the surfaces forming the outer surface of the tire. However, in order to reduce the risk of calculation failure, it is better not to perform the grouping process on surfaces that cause a large change (deformation) in the space around the tire. Therefore, in the present embodiment, each surface constituting the tire outer surface belongs to either the first surface group Gp1 or the second surface group Gp2, and the surfaces belonging to the first surface group Gp1 are grouped. processing, and not grouping processing for surfaces belonging to the second surface group Gp2.

図12は、第1面群Gp1及び第2面群Gp2の設定例を示すタイヤ子午線端面図である。図12に示す例では、タイヤ軸を中心として回転対称となる外表面は、一点鎖線で示すサイドウォール等のタイヤ側面であり、第1面群Gp1に属する。タイヤ軸を中心として回転対称とならない外表面は、実線で示す接地面および溝20を形成する溝壁面であり、第2面群Gp2に属する。接地面は、路面と接触する候補である節点(接触候補点)で構成される。接触候補点を結ぶ面が接地面である。タイヤ周方向に延びる主溝20がタイヤ周方向に平行である場合には、主溝20を形成する溝壁面がタイヤ軸を中心に回転対称であるとして第1面群Gp1に属してもよい。また、タイヤ周方向に横溝が無い接地面は、タイヤ軸を中心に回転対称であるとして第1面群Gp1に属してもよい。本実施形態では、図2Aに示すタイヤ有限要素法モデルM1は、トレッド部モデルと、トレッド部モデルよりもタイヤ径方向内側に配置されるボディ部モデルと、を結合して生成されている。トレッド部モデルは、接地面及び溝20を有するトレッド部として定義され、トレッド部として定義された部材を、タイヤ周方向に展開することで生成されている。ボディ部モデルは、ボディ部として定義されたサイドウォールゴム等の部材をタイヤ周方向に回転させて展開することで生成される。タイヤ有限要素法モデルM1を構成する各々の部材は、トレッド部であるか、ボディ部であるかを示すデータを有する。グループ化処理実行部11は、このデータを参照して、グループ化処理を実行するか否かを決定する。 FIG. 12 is a tire meridional end view showing a setting example of the first surface group Gp1 and the second surface group Gp2. In the example shown in FIG. 12, the outer surface rotationally symmetric about the tire axis is a tire side surface such as a sidewall indicated by a dashed line, and belongs to the first surface group Gp1. The outer surfaces that are not rotationally symmetric about the tire axis are the ground contact surfaces indicated by solid lines and the groove wall surfaces that form the groove 20, and belong to the second surface group Gp2. The contact surface is composed of nodes (contact candidate points) that are candidates for contact with the road surface. A plane connecting contact candidate points is a ground plane. When the main groove 20 extending in the tire circumferential direction is parallel to the tire circumferential direction, the groove wall surface forming the main groove 20 may belong to the first surface group Gp1 as being rotationally symmetrical about the tire axis. Moreover, the ground-contacting surfaces having no lateral grooves in the tire circumferential direction may belong to the first surface group Gp1 assuming that they are rotationally symmetrical about the tire axis. In the present embodiment, the tire finite element method model M1 shown in FIG. 2A is generated by combining a tread model and a body model arranged radially inward of the tread model. The tread portion model is defined as a tread portion having a ground contact surface and grooves 20, and is generated by developing members defined as the tread portion in the tire circumferential direction. The body part model is generated by rotating and developing a member such as sidewall rubber defined as the body part in the tire circumferential direction. Each member constituting the tire finite element method model M1 has data indicating whether it is a tread portion or a body portion. The grouping process execution unit 11 refers to this data and determines whether or not to execute the grouping process.

図13は、第1面群Gp1及び第2面群Gp2の他の設定例を示すタイヤ子午線端面図である。図13に示すように、複数の溝20の底を結ぶ仮想線L1よりもタイヤ径方向外側RD1にある外表面は、第2面群Gp2に属する。仮想線L1よりもタイヤ径方向内側RD2にある外表面は、第1面群Gp1に属する。 FIG. 13 is a tire meridional end view showing another setting example of the first surface group Gp1 and the second surface group Gp2. As shown in FIG. 13 , the outer surface located on the outer side RD1 in the tire radial direction of the imaginary line L1 connecting the bottoms of the plurality of grooves 20 belongs to the second surface group Gp2. An outer surface located radially inward RD2 of the imaginary line L1 belongs to the first surface group Gp1.

[流体解析方法]
上記システム1を用いたタイヤ周囲の流体解析方法を、図14を用いて説明する。
[Fluid analysis method]
A fluid analysis method around a tire using the system 1 will be described with reference to FIG.

まず、ステップST100において、メモリ1aは、タイヤを複数の要素及び節点で表現したタイヤ有限要素法モデルM2であって、接地面に形成された溝20と、溝20を形成する溝壁面に包囲される溝空間に配置される溝空間要素30と、を有するタイヤ有限要素法モデルM2を記憶する。 First, in step ST100, the memory 1a stores a tire finite element method model M2 that expresses a tire with a plurality of elements and nodes. A tire finite element method model M2 having groove space elements 30 arranged in the groove space is stored.

次のステップST101において、構造計算部12は、所定荷重、所定内圧及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、タイヤ有限要素法モデルM2を転動させ、路面との接触に起因するモデルの変形を数値演算により算出する。 In the next step ST101, the structural calculation unit 12 causes the tire finite element method model M2 to roll under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotational speed, and causes the model to change due to contact with the road surface. Deformation is calculated by numerical calculation.

次のステップST102において、グループ化処理実行部11は、タイヤ有限要素法モデルM2における溝20を含むタイヤ外表面を構成する複数の面に対して、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面を1つのグループ面とするグループ化処理を実行する。 In the next step ST102, the grouping process execution unit 11 selects two or more continuous groups that meet a predetermined connection condition for a plurality of surfaces that constitute the tire outer surface including the grooves 20 in the tire finite element method model M2. A grouping process is executed in which the faces to be processed are grouped as one group face.

次のステップST103において、時系列データ取得部13は、各々のグループ面を構成する最も外側の辺同士の交点にある第1節点P1と、グループ化されていない各々の面を構成する第2節点P2と、溝空間要素30を構成する全節点のうちの少なくとも一部の第3節点P3との変位に関する時系列データをモデルM2の変形演算結果から取得する。 In the next step ST103, the time-series data acquisition unit 13 obtains the first node P1 at the intersection of the outermost sides forming each group surface and the second node P1 forming each ungrouped surface. Time-series data on the displacement between P2 and at least a portion of the third nodes P3 among all the nodes forming the groove spatial element 30 is acquired from the deformation calculation results of the model M2.

次のステップST104において、流体計算部14は、タイヤ外表面と路面とを含むタイヤ周囲空間を複数の計算格子セルC1で表した流体解析モデルを用い、時系列データにおける第1節点P1、第2節点P2及び第3節点P3を制御点として計算格子セルC1の位置を変更しつつ計算格子セルC1毎に流体の物理量を演算する流体解析演算を実行する。 In the next step ST104, the fluid calculation unit 14 uses a fluid analysis model in which the space around the tire including the tire outer surface and the road surface is represented by a plurality of computational grid cells C1, and uses the first node P1 and the second node P1 in the time-series data. Using the node P2 and the third node P3 as control points, a fluid analysis calculation is performed to calculate the physical quantity of the fluid for each computational grid cell C1 while changing the position of the computational grid cell C1.

以上のように、本実施形態のタイヤ周囲の流体解析方法は、
1又は複数のプロセッサが実行する方法であって、
所定荷重、所定内圧及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、接地面に形成された溝20を有するタイヤを複数の要素及び節点で表現した第1モデルM2を転動させ、路面との接触に起因する第1モデルM2の変形を数値計算により算出することと(ST101)、
第1モデルM2における溝20を含むタイヤ外表面を構成する複数の面(F01~F08)に対して、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面(F01~F04)を1つのグループ面G01とするグループ化処理を実行することと(ST102)、
各々のグループ面G01を構成する最も外側の辺同士の交点にある第1節点P1と、グループ化されていない各々の面(F05~F08)を構成する第2節点P2との変位に関する時系列データを第1モデルM2の変形演算結果から取得することと(ST103)、
タイヤ外表面と路面とを含むタイヤ周囲空間を複数の計算格子セルC1で表した第2モデルを用い、時系列データにおける第1節点P1及び第2節点P2を制御点として計算格子セルC1の位置を変更しつつ計算格子セルC1毎に流体の物理量を演算する流体解析演算を実行することと(ST104)、
を含む。
As described above, the fluid analysis method around the tire according to the present embodiment is
A method, performed by one or more processors, comprising:
Under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotational speed, a first model M2 representing a tire having grooves 20 formed on the contact surface with a plurality of elements and nodes is rolled, and the road surface and the model M2 are rolled. Calculating the deformation of the first model M2 caused by the contact by numerical calculation (ST101);
Two or more continuous surfaces (F01 to F04) meeting predetermined bonding conditions are grouped into a plurality of surfaces (F01 to F08) constituting the tire outer surface including the grooves 20 in the first model M2. Execution of grouping processing for surface G01 (ST102);
Time-series data on the displacement between the first node P1 at the intersection of the outermost sides forming each group surface G01 and the second node P2 forming each ungrouped surface (F05 to F08) from the deformation calculation result of the first model M2 (ST103);
Using a second model in which the space around the tire including the tire outer surface and the road surface is represented by a plurality of computational grid cells C1, the position of the computational grid cell C1 is determined using the first node P1 and the second node P2 in the time-series data as control points. (ST104);
including.

本実施形態のタイヤ周囲の流体解析システム1は、
所定荷重、所定内圧及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、接地面に形成された溝20を有するタイヤを複数の要素及び節点で表現した第1モデルM2を転動させ、路面との接触に起因する第1モデルM2の変形を数値計算により算出する構造計算部12と、
第1モデルM2における溝20を含むタイヤ外表面を構成する複数の面(F01~F08)に対して、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面(F01~F04)を1つのグループ面G01とするグループ化処理を実行するグループ化処理実行部11と、
各々のグループ面G01を構成する最も外側の辺同士の交点にある第1節点P1と、グループ化されていない各々の面(F05~F08)を構成する第2節点P2との変位に関する時系列データを第1モデルM2の変形演算結果から取得する時系列データ取得部13と、
タイヤ外表面と路面とを含むタイヤ周囲空間を複数の計算格子セルC1で表した第2モデルを用い、時系列データにおける第1節点P1及び第2節点P2を制御点として計算格子セルC1の位置を変更しつつ計算格子セルC1毎に流体の物理量を演算する流体解析演算を実行する流体計算部14と、
を備える。
The fluid analysis system 1 around the tire of this embodiment includes:
Under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotational speed, a first model M2 representing a tire having grooves 20 formed on the contact surface with a plurality of elements and nodes is rolled, and the road surface and the model M2 are rolled. a structural calculation unit 12 that numerically calculates the deformation of the first model M2 caused by the contact;
Two or more continuous surfaces (F01 to F04) meeting predetermined bonding conditions are grouped into a plurality of surfaces (F01 to F08) constituting the tire outer surface including the grooves 20 in the first model M2. a grouping process execution unit 11 that executes a grouping process for the surface G01;
Time-series data on the displacement between the first node P1 at the intersection of the outermost sides forming each group surface G01 and the second node P2 forming each ungrouped surface (F05 to F08) from the deformation calculation result of the first model M2;
Using a second model in which the space around the tire including the tire outer surface and the road surface is represented by a plurality of computational grid cells C1, the position of the computational grid cell C1 is determined using the first node P1 and the second node P2 in the time-series data as control points. A fluid calculation unit 14 that executes a fluid analysis calculation that calculates the physical quantity of the fluid for each computational grid cell C1 while changing
Prepare.

この構成によれば、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面を1つのグループ面とする。グループ面を構成する全ての節点のうち最も外側の辺同士の交点にある第1節点P1を制御点として用いるので、グループ面を構成する全ての節点を制御点とする場合に比べて制御点の数を減らすことができ、計算格子セルC1の変形処理の計算コストが減少し、計算時間を短縮可能となる。また、所定の結合条件によって計算精度の悪化又は計算破綻を抑制できる場合がある。 According to this configuration, two or more continuous faces that meet the predetermined joining condition are taken as one group face. Since the first node P1 at the intersection of the outermost sides of all the nodes forming the group surface is used as the control point, the number of control points is lower than when all the nodes forming the group surface are used as control points. The number can be reduced, the calculation cost of deformation processing of the computational grid cell C1 is reduced, and the calculation time can be shortened. Moreover, there are cases where it is possible to suppress deterioration of calculation accuracy or calculation failure by using a predetermined connection condition.

本実施形態のように、タイヤ外表面を構成する各々の面は、第1面群Gp1又は第2面群Gp2のいずれかに属し、タイヤ軸を中心として回転対称となる外表面は、第1面群Gp1に属し、タイヤ軸を中心として回転対称とならない外表面は、第2面群Gp2に属し、グループ化処理は、第1面群Gp1に属する面に対して実行され、第2面群Gp2に属する面に対して実行されないことが好ましい。 As in the present embodiment, each surface constituting the tire outer surface belongs to either the first surface group Gp1 or the second surface group Gp2, and the outer surface rotationally symmetric about the tire axis The outer surfaces that belong to the surface group Gp1 and are not rotationally symmetrical about the tire axis belong to the second surface group Gp2, and the grouping process is performed on the surfaces belonging to the first surface group Gp1 and the second surface group. It is preferably not performed for faces belonging to Gp2.

このように、タイヤ軸を中心として回転対称となる位置に配置される第1面群Gp1に属する面が形成する空間は回転による変化が少ないので、グループ化処理を実行しても計算破綻を招来する可能性が低く、計算コストを低減可能となる。一方、タイヤ軸を中心として回転対称とならない位置に配置される第2面群Gp2に属する面が形成する空間は回転による変化が多く、グループ化処理により計算破綻を招来するおそれが第1面群Gp1よりも高い。しかし、第2面群Gp2に属する面に対してグループ化処理を実行しないので、計算破綻の招来を抑制可能となる。 In this way, since the space formed by the surfaces belonging to the first surface group Gp1, which are arranged at rotationally symmetrical positions about the tire axis, changes little due to rotation, a calculation failure occurs even if the grouping process is executed. is less likely to occur, and the computational cost can be reduced. On the other hand, the space formed by the surfaces belonging to the second surface group Gp2, which are arranged at positions that are not rotationally symmetrical about the tire axis, change a lot due to rotation, and there is a risk that the grouping process may cause a calculation failure in the first surface group. higher than Gp1. However, since the grouping process is not executed for the faces belonging to the second face group Gp2, it is possible to prevent the occurrence of computational failure.

本実施形態のように、路面と接触する候補である節点で構成される接触面と、溝20を形成する溝壁面とは、第2面群Gp2に属することが好ましい。 As in the present embodiment, it is preferable that the contact surface composed of the nodes that are candidates for contact with the road surface and the groove wall surface forming the groove 20 belong to the second surface group Gp2.

タイヤの回転により変化しやすい溝20及び接地面に対してグループ化処理を実行しないので、計算破綻の招来を抑制可能となる。 Since the grouping process is not executed for the grooves 20 and the treads that are likely to change due to the rotation of the tire, it is possible to suppress the occurrence of computational failure.

本実施形態のように、タイヤは、溝20を複数有し、複数の溝20の底を結ぶ仮想線L1よりもタイヤ径方向外側RD1にある外表面は、第2面群Gp2に属することが好ましい。 As in the present embodiment, the tire has a plurality of grooves 20, and the outer surface located radially outside RD1 of the imaginary line L1 connecting the bottoms of the plurality of grooves 20 may belong to the second surface group Gp2. preferable.

複数の溝20の底を結ぶ仮想線L1よりもタイヤ径方向外側RD1にある外表面は、タイヤの回転により変形しやすいトレッド部であり、これらの外表面に対してグループ化処理を実行しないので、計算破綻の招来を抑制可能となる。 The outer surfaces located on the outer side RD1 in the tire radial direction from the imaginary line L1 connecting the bottoms of the plurality of grooves 20 are the tread portions that are likely to be deformed due to the rotation of the tire. , it becomes possible to suppress the occurrence of calculation failure.

本実施形態のように、接地面及び溝20を有するトレッド部として定義された部材の外表面は、第2面群Gp2に属し、トレッド部よりもタイヤ径方向内側RD2にあるボディ部として定義された部材の外表面は、第1面群Gp1に属することが好ましい。 As in the present embodiment, the outer surface of the member defined as the tread portion having the ground contact surface and the grooves 20 belongs to the second surface group Gp2 and is defined as the body portion located radially inward RD2 of the tread portion. The outer surface of the member preferably belongs to the first surface group Gp1.

接地面を有するトレッド部として定義された部材の外表面に対してグループ化処理を実行しないので、計算破綻の招来を抑制可能となる。それでいて、トレッド部よりもタイヤ径方向内側RD2にあるボディ部として定義された部材の外表面に対してグループ化処理を実行するので、タイヤの回転による変化が少なく、計算破綻のリスクを低減させつつ計算コストを低減可能となる。 Since the grouping process is not performed on the outer surface of the member defined as the tread portion having the ground contact surface, it is possible to suppress the occurrence of calculation failure. At the same time, the grouping process is performed on the outer surface of the member defined as the body portion located radially inward RD2 of the tire from the tread portion. Calculation cost can be reduced.

本実施形態のように、所定の結合条件は、互いに隣接する面同士が平行であること、又は、互いに隣接する面同士が平行状態に対して所定角度内にあることのいずれかを含むことが好ましい。 As in this embodiment, the predetermined bonding condition may include either that the adjacent surfaces are parallel or that the adjacent surfaces are within a predetermined angle with respect to parallelism. preferable.

この構成によれば、平行であるか又は平行状態に対して所定角度内にある互いに隣接する面同士がグループ化されるので、平行又はほぼ平行である面同士を一つのグループ面とするので、計算誤差を抑制しつつ計算コストを低減可能となる。 According to this configuration, adjacent surfaces that are parallel or within a predetermined angle with respect to the parallel state are grouped. It is possible to reduce calculation costs while suppressing calculation errors.

本実施形態の方法のように、第1モデルM2は、溝20を形成する溝壁面に包囲される溝空間に配置される溝空間要素30を有し、時系列データを取得することは、第1節点P1と、第2節点P2と、溝空間要素30を構成する全節点のうちの少なくとも一部の第3節点P3との変位に関する時系列データを第1モデルM2の変形演算結果から取得し、流体解析演算を実行することは、時系列データにおける第1節点P1、第2節点P2及び第3節点P3を制御点とすることが好ましい。
本実施形態のシステムのように、第1モデルM2は、溝20を形成する溝壁面に包囲される溝空間に配置される溝空間要素30を有し、時系列データ取得部13は、第1節点P1と、第2節点P2と、溝空間要素30を構成する全節点のうちの少なくとも一部の第3節点P3との変位に関する時系列データを第1モデルM2の変形演算結果から取得し、流体計算部14は、時系列データにおける第1節点P1、第2節点P2及び第3節点P3を制御点とすることが好ましい。
As in the method of the present embodiment, the first model M2 has the groove space element 30 located in the groove space surrounded by the groove wall surface forming the groove 20, and obtaining the time series data is performed in the first Time-series data on the displacements of the first node P1, the second node P2, and at least a part of the third nodes P3 of all the nodes forming the groove space element 30 are acquired from the deformation calculation results of the first model M2. It is preferable to use the first node P1, the second node P2, and the third node P3 in the time-series data as control points for executing the fluid analysis calculation.
Like the system of this embodiment, the first model M2 has a groove space element 30 arranged in a groove space surrounded by groove wall surfaces forming the groove 20, and the time-series data acquisition unit 13 includes the first Obtaining time-series data on the displacement of the node P1, the second node P2, and at least a part of the third nodes P3 of all the nodes forming the groove space element 30 from the deformation calculation result of the first model M2, The fluid calculation unit 14 preferably uses the first node P1, the second node P2, and the third node P3 in the time-series data as control points.

この構成によれば、計算格子セルC1の位置を変更するメッシュモーフィング処理の制御点として、タイヤ外表面を構成する第1節点P1及び第2節点P2だけではなく、溝空間要素30を構成する第3節点P3も制御点として利用されるので、タイヤ外表面を構成する第1節点P1及び第2節点P2だけでは計算格子の品質が悪化してしまうような複雑な溝変形であっても、制御点が増えることで空間補完場を良好に生成でき、メッシュモーフィング処理による計算格子の品質悪化を防止できる。よって、流体解析の品質悪化及び計算破綻を抑制することが可能となる。 According to this configuration, not only the first node P1 and the second node P2 that form the outer surface of the tire but also the second node P2 that forms the groove space element 30 are used as control points for the mesh morphing process that changes the position of the computational grid cell C1. Since the third node P3 is also used as a control point, even complicated groove deformation that deteriorates the quality of the computational grid with only the first node P1 and the second node P2 constituting the tire outer surface can be controlled. By increasing the number of points, it is possible to generate a good spatial interpolation field and prevent deterioration of the quality of the computational grid due to the mesh morphing process. Therefore, it becomes possible to suppress quality deterioration and calculation failure of the fluid analysis.

本実施形態のように、溝空間要素30のヤング率は、接地面を形成する要素に設定されるヤング率の1/10000以上且つ1/1000以下に設定されると共に、溝空間要素30のポアソン比が0±0.01に設定されていることが好ましい。 As in this embodiment, the Young's modulus of the groove spatial element 30 is set to 1/10000 or more and 1/1000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground contact surface, and the Poisson modulus of the groove spatial element 30 Preferably the ratio is set to 0±0.01.

このように、溝空間要素30が設定されれば、路面との接触により溝が複雑に変形したとしても、溝変形を阻害せず且つ溝変形に追従して溝空間要素30を変形させることができ、タイヤの変形を精度よく算出できる。 If the groove space element 30 is set in this way, even if the groove is complicatedly deformed by contact with the road surface, the groove space element 30 can be deformed following the groove deformation without hindering the groove deformation. Therefore, the deformation of the tire can be calculated with high accuracy.

本実施形態に係るプログラムは、上記方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
これらプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。
A program according to the present embodiment is a program that causes a computer to execute the above method.
By executing these programs as well, it is possible to obtain the effects of the above method.

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above based on the drawings, it should be considered that the specific configurations are not limited to these embodiments. The scope of the present disclosure is indicated not only by the description of the above embodiments but also by the scope of claims, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 It is possible to adopt the structure adopted in each of the above embodiments in any other embodiment. The specific configuration of each part is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure.

11 グループ化処理実行部
12 構造計算部
13 時系列データ取得部
14 流体計算部
20 溝
30 溝空間要素
M2 タイヤ有限要素法モデル(第1モデル)
C1 計算格子セル
Gp1 第1面群
Gp2 第2面群
REFERENCE SIGNS LIST 11 grouping process execution unit 12 structure calculation unit 13 time series data acquisition unit 14 fluid calculation unit 20 groove 30 groove spatial element M2 tire finite element method model (first model)
C1 computational grid cell Gp1 first surface group Gp2 second surface group

Claims (17)

1又は複数のプロセッサが実行する方法であって、
所定荷重、所定内圧及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、接地面に形成された溝を有するタイヤを複数の要素及び節点で表現した第1モデルを転動させ、路面との接触に起因する前記第1モデルの変形を数値計算により算出することと、
前記第1モデルにおける溝を含むタイヤ外表面を構成する複数の面に対して、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面を1つのグループ面とするグループ化処理を実行することと、
各々の前記グループ面を構成する最も外側の辺同士の交点にある第1節点と、グループ化されていない各々の面を構成する第2節点との変位に関する時系列データを前記第1モデルの変形演算結果から取得することと、
タイヤ外表面と路面とを含むタイヤ周囲空間を複数の計算格子セルで表した第2モデルを用い、前記時系列データにおける前記第1節点及び前記第2節点を制御点として前記計算格子セルの位置を変更しつつ前記計算格子セル毎に流体の物理量を演算する流体解析演算を実行することと、
を含む、タイヤ周囲の流体解析方法。
A method, performed by one or more processors, comprising:
Under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotational speed, the first model, which expresses a tire having grooves formed on the contact surface with a plurality of elements and nodes, is rolled to prevent contact with the road surface. Calculating the deformation of the first model caused by numerical calculation;
performing a grouping process in which two or more continuous surfaces that meet a predetermined combination condition are grouped as one group surface for a plurality of surfaces that constitute the tire outer surface including the grooves in the first model; ,
Deformation of the first model with time-series data on displacement between a first node at the intersection of the outermost sides forming each of the group surfaces and a second node forming each ungrouped surface. obtaining from the result of the operation;
Using a second model in which the space around the tire including the outer surface of the tire and the road surface is represented by a plurality of computational grid cells, the positions of the computational grid cells with the first node and the second node in the time-series data as control points performing a fluid analysis calculation for calculating the physical quantity of the fluid for each computational grid cell while changing
Fluid analysis methods around tires, including
前記タイヤ外表面を構成する各々の面は、第1面群又は第2面群のいずれかに属し、
タイヤ軸を中心として回転対称となる外表面は、前記第1面群に属し、
タイヤ軸を中心として回転対称とならない外表面は、前記第2面群に属し、
前記グループ化処理は、前記第1面群に属する面に対して実行され、前記第2面群に属する面に対して実行されない、請求項1に記載の方法。
Each surface constituting the tire outer surface belongs to either the first surface group or the second surface group,
The outer surface that is rotationally symmetrical about the tire axis belongs to the first surface group,
The outer surface that is not rotationally symmetrical about the tire axis belongs to the second surface group,
2. The method of claim 1, wherein the grouping process is performed for faces belonging to the first group of faces and not for faces belonging to the second group of faces.
前記路面と接触する候補である節点で構成される接触面と、前記溝を形成する溝壁面とは、前記第2面群に属する、請求項2に記載の方法。 3. The method according to claim 2, wherein a contact surface composed of nodes that are candidates for contact with the road surface and groove wall surfaces forming the groove belong to the second surface group. 前記タイヤは、前記溝を複数有し、
前記複数の溝の底を結ぶ仮想線よりもタイヤ径方向外側にある外表面は、前記第2面群に属する、請求項2又は3に記載の方法。
The tire has a plurality of grooves,
The method according to claim 2 or 3, wherein an outer surface located outside in the tire radial direction of an imaginary line connecting the bottoms of the plurality of grooves belongs to the second surface group.
前記接地面及び前記溝を有するトレッド部として定義された部材の外表面は、前記第2面群に属し、
前記トレッド部よりもタイヤ径方向内側にあるボディ部として定義された部材の外表面は、前記第1面群に属する、請求項2~4のいずれかに記載の方法。
The outer surface of the member defined as the tread portion having the ground contact surface and the groove belongs to the second surface group,
The method according to any one of claims 2 to 4, wherein an outer surface of a member defined as a body portion located radially inward of the tread portion belongs to the first surface group.
前記所定の結合条件は、互いに隣接する面同士が平行であること、又は、互いに隣接する面同士が平行状態に対して所定角度内にあることのいずれかを含む、請求項1~5のいずれかに記載の方法。 6. Any one of claims 1 to 5, wherein the predetermined bonding condition includes either that surfaces adjacent to each other are parallel or that surfaces adjacent to each other are within a predetermined angle with respect to the state of parallelism. The method described in Crab. 前記第1モデルは、前記溝を形成する溝壁面に包囲される溝空間に配置される溝空間要素を有し、
前記時系列データを取得することは、前記第1節点と、前記第2節点と、前記溝空間要素を構成する全節点のうちの少なくとも一部の第3節点との変位に関する時系列データを前記第1モデルの変形演算結果から取得し、
前記流体解析演算を実行することは、前記時系列データにおける前記第1節点、前記第2節点及び前記第3節点を制御点とする、請求項1~6のいずれかに記載の方法。
The first model has a groove space element arranged in a groove space surrounded by groove wall surfaces forming the groove,
Acquiring the time-series data includes time-series data relating to displacements of the first node, the second node, and at least a portion of the third nodes among all the nodes constituting the groove spatial element. Obtained from the deformation calculation result of the first model,
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein executing the fluid analysis operation uses the first node, the second node and the third node in the time-series data as control points.
前記溝空間要素のヤング率は、前記接地面を形成する要素に設定されるヤング率の1/10000以上且つ1/1000以下に設定されると共に、前記溝空間要素のポアソン比が0±0.01に設定されている、請求項7に記載の方法。 The Young's modulus of the groove space element is set to 1/10000 or more and 1/1000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground contact surface, and the Poisson's ratio of the groove space element is 0±0. 8. The method of claim 7, set to 01. 所定荷重、所定内圧及び所定回転速度を含む解析条件のもとで、接地面に形成された溝を有するタイヤを複数の要素及び節点で表現した第1モデルを転動させ、路面との接触に起因する前記第1モデルの変形を数値計算により算出する構造計算部と、
前記第1モデルにおける溝を含むタイヤ外表面を構成する複数の面に対して、所定の結合条件に合致する2つ以上の連続する面を1つのグループ面とするグループ化処理を実行するグループ化処理実行部と、
各々の前記グループ面を構成する最も外側の辺同士の交点にある第1節点と、グループ化されていない各々の面を構成する第2節点との変位に関する時系列データを前記第1モデルの変形演算結果から取得する時系列データ取得部と、
タイヤ外表面と路面とを含むタイヤ周囲空間を複数の計算格子セルで表した第2モデルを用い、前記時系列データにおける前記第1節点及び前記第2節点を制御点として前記計算格子セルの位置を変更しつつ前記計算格子セル毎に流体の物理量を演算する流体解析演算を実行する流体計算部と、
を備える、タイヤ周囲の流体解析システム。
Under analysis conditions including a predetermined load, a predetermined internal pressure, and a predetermined rotational speed, the first model, which expresses a tire having grooves formed on the contact surface with a plurality of elements and nodes, is rolled to prevent contact with the road surface. a structural calculation unit that calculates the deformation of the first model caused by numerical calculation;
Grouping for performing a grouping process on a plurality of surfaces that constitute the tire outer surface including the grooves in the first model so that two or more continuous surfaces that meet a predetermined combination condition are grouped as one group surface. a processing execution unit;
Deformation of the first model with time-series data on displacement between a first node at the intersection of the outermost sides forming each of the group surfaces and a second node forming each ungrouped surface. a time-series data acquisition unit that acquires from the calculation result;
Using a second model in which the space around the tire including the outer surface of the tire and the road surface is represented by a plurality of computational grid cells, the positions of the computational grid cells with the first node and the second node in the time-series data as control points a fluid calculation unit that executes a fluid analysis calculation that calculates the physical quantity of the fluid for each computational grid cell while changing
A fluid analysis system around a tire, comprising:
前記タイヤ外表面を構成する各々の面は、第1面群又は第2面群のいずれかに属し、
タイヤ軸を中心として回転対称となる外表面は、前記第1面群に属し、
タイヤ軸を中心として回転対称とならない外表面は、前記第2面群に属し、
前記グループ化処理は、前記第1面群に属する面に対して実行され、前記第2面群に属する面に対して実行されない、請求項9に記載のシステム。
Each surface constituting the tire outer surface belongs to either the first surface group or the second surface group,
The outer surface that is rotationally symmetrical about the tire axis belongs to the first surface group,
The outer surface that is not rotationally symmetrical about the tire axis belongs to the second surface group,
10. The system of claim 9, wherein the grouping process is performed for faces belonging to the first group of faces and not for faces belonging to the second group of faces.
前記路面と接触する候補である節点で構成される接触面と、前記溝を形成する溝壁面とは、前記第2面群に属する、請求項10に記載のシステム。 11. The system according to claim 10, wherein a contact surface composed of nodes that are candidates for contact with the road surface and groove wall surfaces forming the groove belong to the second surface group. 前記タイヤは、前記溝を複数有し、
前記複数の溝の底を結ぶ仮想線よりもタイヤ径方向外側にある外表面は、前記第2面群に属する、請求項10又は11に記載のシステム。
The tire has a plurality of grooves,
The system according to claim 10 or 11, wherein an outer surface located outside in the tire radial direction of an imaginary line connecting the bottoms of the plurality of grooves belongs to the second surface group.
前記接地面及び前記溝を有するトレッド部として定義された部材の外表面は、前記第2面群に属し、
前記トレッド部よりもタイヤ径方向内側にあるボディ部として定義された部材の外表面は、前記第1面群に属する、請求項10~12のいずれかに記載のシステム。
The outer surface of the member defined as the tread portion having the ground contact surface and the groove belongs to the second surface group,
The system according to any one of claims 10 to 12, wherein an outer surface of a member defined as a body portion radially inward of the tread portion belongs to the first surface group.
前記所定の結合条件は、互いに隣接する面同士が平行であること、又は、互いに隣接する面同士が平行状態に対して所定角度内にあることのいずれかを含む、請求項9~13のいずれかに記載のシステム。 14. Any one of claims 9 to 13, wherein the predetermined bonding condition includes either that the surfaces adjacent to each other are parallel or that the surfaces adjacent to each other are within a predetermined angle with respect to the state of parallelism. the system described in 前記第1モデルは、前記溝を形成する溝壁面に包囲される溝空間に配置される溝空間要素を有し、
前記時系列データ取得部は、前記第1節点と、前記第2節点と、前記溝空間要素を構成する全節点のうちの少なくとも一部の第3節点との変位に関する時系列データを前記第1モデルの変形演算結果から取得し、
前記流体計算部は、前記時系列データにおける前記第1節点、前記第2節点及び前記第3節点を制御点とする、請求項9~14のいずれかに記載のシステム。
The first model has a groove space element arranged in a groove space surrounded by groove wall surfaces forming the groove,
The time-series data acquisition unit acquires time-series data on displacements of the first node, the second node, and at least a portion of the third nodes of all the nodes forming the groove spatial element. Obtained from the deformation calculation result of the model,
15. The system according to any one of claims 9 to 14, wherein said fluid calculation unit uses said first node, said second node and said third node in said time-series data as control points.
前記溝空間要素のヤング率は、前記接地面を形成する要素に設定されるヤング率の1/10000以上且つ1/1000以下に設定されると共に、前記溝空間要素のポアソン比が0±0.01に設定されている、請求項15に記載のシステム。 The Young's modulus of the groove space element is set to 1/10000 or more and 1/1000 or less of the Young's modulus set to the element forming the ground contact surface, and the Poisson's ratio of the groove space element is 0±0. 16. The system of claim 15, set to 01. 請求項1~8のいずれかに記載の方法を1又は複数のプロセッサに実行させるプログラム。 A program that causes one or more processors to execute the method according to any one of claims 1 to 8.
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