JP7359627B2 - Tire model evaluation method and tire model creation method - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤモデルの評価方法及びタイヤモデルの作成方法に関する。
The present invention relates to a tire model evaluation method and a tire model creation method .
タイヤが路面上を転動すると、タイヤは路面との接触により生じた力を受けて振動する。このようなタイヤの振動は、車軸やサスペンション等の伝播経路を伝播して車両室内において騒音を発生させたり、タイヤから放射騒音を発生させたりする。 When a tire rolls on a road surface, the tire vibrates due to the force generated by contact with the road surface. Such tire vibrations propagate through propagation paths such as axles and suspensions and generate noise within the vehicle interior, or radiate noise from the tires.
そこで、引用文献1では、有限要素法による固有値解析により、タイヤ断面2次モードにおける振動時の歪みエネルギーの分布を解析し、歪みエネルギーが大きい箇所をタイヤ性能の改良に影響が大きい部位に特定し、当該部位に歪みエネルギーを抑えるための対策を施し、騒音の低減を図ることが提案されている。 Therefore, in Cited Document 1, the distribution of strain energy during vibration in the second mode of the tire cross section is analyzed by eigenvalue analysis using the finite element method, and locations with large strain energy are identified as those that have a large impact on improving tire performance. , it has been proposed to take measures to suppress strain energy at the relevant part to reduce noise.
しかしながら、上述のような方法では、固有値解析によって複数の固有振動数が取得されるが、得られた固有振動数毎にタイヤ性能の改良に大きく影響する部位が異なることがある。そのため、固有振動数毎にタイヤ性能の改良に影響が大きい部位を特定し、特定した部位に対策を施す必要があり、作業工数が増大する。加えて、ある固有振動数について行った対策が他の固有振動数に影響を与えることがあり、複数の固有振動数の中から優先して対策するべき固有振動数の判断が困難な場合がある。特に、周波数が大きくなるにつれて固有モードが増加するため、高周波数領域では上記したような問題が顕著になる。 However, in the method described above, a plurality of natural frequencies are obtained by eigenvalue analysis, but the parts that greatly influence the improvement of tire performance may differ depending on the obtained natural frequencies. Therefore, it is necessary to identify parts that have a large effect on improving tire performance for each natural frequency and take measures for the identified parts, which increases the number of work steps. In addition, countermeasures taken for one natural frequency may affect other natural frequencies, and it may be difficult to determine which natural frequency should be prioritized for countermeasures among multiple natural frequencies. . In particular, since the number of eigenmodes increases as the frequency increases, the above-mentioned problems become more noticeable in high frequency regions.
本発明は、以上の点に鑑み、固有値解析によって取得される固有振動数毎に個別に特定することなく、複数の固有振動数について総合的にタイヤ性能の改良に影響が大きい部位を特定することができるタイヤモデルの評価方法及びタイヤの製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention aims to identify parts that have a large influence on tire performance improvement comprehensively for a plurality of natural frequencies, without specifying each natural frequency acquired by eigenvalue analysis individually. The purpose of this invention is to provide a method for evaluating tire models and a method for manufacturing tires.
本発明のタイヤモデルの評価方法は、複数の要素に分割された有限要素モデルからなるタイヤモデルを評価する方法において、コンピュータが、前記タイヤモデルを用いた有限要素法による固有値解析を実施して、複数の固有振動数を取得するとともに、取得した複数の前記固有振動数毎に前記タイヤモデルの前記各要素に設定された各節点又は前記各要素の第1物理量を取得する第1ステップと、前記コンピュータが、前記第1ステップで取得した各固有振動数における前記第1物理量を前記節点毎又は前記要素毎に集約して物理量分布を取得する第2ステップと、を含むものである。
The tire model evaluation method of the present invention is a method for evaluating a tire model consisting of a finite element model divided into a plurality of elements, in which a computer performs an eigenvalue analysis using the finite element method using the tire model, a first step of acquiring a plurality of natural frequencies, and acquiring each node set in each element of the tire model or a first physical quantity of each element for each of the plurality of acquired natural frequencies; The method includes a second step in which the computer aggregates the first physical quantities at each natural frequency obtained in the first step for each node or each element to obtain a physical quantity distribution.
また、本発明のタイヤモデルの作成方法は、 コンピュータが、上記タイヤモデルの評価方法を用いて求めた物理量分布からタイヤ性能を改良する部位を特定する第3ステップと、前記第3ステップで特定した部位の材料特性を変更して前記タイヤモデルを修正する第4ステップと、を含むものである。
Further, the method for creating a tire model of the present invention includes a third step in which a computer identifies a region for improving tire performance from the physical quantity distribution obtained using the tire model evaluation method described above, and a region identified in the third step. and a fourth step of modifying the tire model by changing material properties of the parts.
本発明では、固有値解析によって取得される複数の固有振動数について総合的にタイヤ性能の改良に大きく影響する部位を特定することができるため、作業工数を抑えつつ当該部位を特定することができる。 In the present invention, since it is possible to specify a portion that greatly influences the improvement of tire performance comprehensively with respect to a plurality of natural frequencies obtained by eigenvalue analysis, it is possible to specify the portion while reducing the number of work steps.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態にかかるタイヤモデルの評価方法を用いてタイヤ性能を改良するために有効な部位を特定する方法を示すフローチャートである。 FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for identifying areas effective for improving tire performance using a tire model evaluation method according to an embodiment of the present invention.
本実施形態の方法は、コンピュータを用いて実施することができる方法であって、タイヤの有限要素モデル(以下、タイヤFEモデルという)を用いた固有値解析によって得られる振動特性情報を用いて、タイヤFEモデルにおける第1物理量の分布を求める。 The method of this embodiment is a method that can be implemented using a computer, and uses vibration characteristic information obtained by eigenvalue analysis using a tire finite element model (hereinafter referred to as tire FE model) to The distribution of the first physical quantity in the FE model is determined.
ます、ステップS1において、対象とするタイヤに対して、基準となるタイヤFEモデルを作成又は用意する。具体的には、自然平衡状態のタイヤ断面積を基準形状とし、この基準形状を有限要素にてモデルを作成して、内部構造を含むタイヤ断面形状を表すと共にメッシュ分割によって複数の要素に分割されたタイヤFEモデルを作成又は用意する。 First, in step S1, a reference tire FE model is created or prepared for the target tire. Specifically, we use the tire cross-sectional area in a natural equilibrium state as a reference shape, create a model using finite elements to represent the tire cross-sectional shape including the internal structure, and divide it into multiple elements using mesh division. Create or prepare a tire FE model.
次いで、ステップS2において、固有値解析を実施する。詳細には、タイヤFEモデルを仮想リムに装着するとともに、境界条件の設定を行う。境界条件としては、タイヤの内圧や仮想リムの軸に付与する荷重などが挙げられる。そして、タイヤFEモデルを用いた有限要素法による固有値解析を実施して、複数の固有振動数及び固有モードを含む振動特性情報を取得するとともに、取得した固有振動数毎にタイヤFEモデルの各節点又は各要素について第1物理量を取得する。 Next, in step S2, eigenvalue analysis is performed. Specifically, the tire FE model is mounted on the virtual rim, and boundary conditions are set. Boundary conditions include the internal pressure of the tire and the load applied to the axis of the virtual rim. Then, an eigenvalue analysis using the finite element method using the tire FE model is performed to obtain vibration characteristic information including multiple natural frequencies and modes, and each node of the tire FE model is Alternatively, the first physical quantity is acquired for each element.
第1物理量とは、タイヤ性能を判断する際に基礎となる物理量であって、例えば、応力、歪み、応力及び歪みの少なくとも一方を用いて算出される物理量(例えば、歪みエネルギーや、歪みエネルギーを要素の体積で除した歪みエネルギー密度等)、振動速度、加速度、変位量等が挙げられる。応力、歪みは要素毎に取得され、応力及び歪みの少なくとも一方を用いて算出される物理量も要素毎に取得される。振動速度、加速度、変位量は、節点毎に取得される。なお、本実施形態では、第1物理量としてタイヤFEモデルの要素毎に歪みエネルギー密度を取得する。 The first physical quantity is a physical quantity that is the basis for determining tire performance, and is, for example, a physical quantity calculated using stress, strain, or at least one of stress and strain (for example, strain energy, (strain energy density divided by the volume of the element, etc.), vibration velocity, acceleration, displacement, etc. Stress and strain are acquired for each element, and physical quantities calculated using at least one of stress and strain are also acquired for each element. The vibration velocity, acceleration, and displacement amount are acquired for each node. Note that in this embodiment, strain energy density is acquired for each element of the tire FE model as the first physical quantity.
次いで、ステップS3において、ステップS2で固有振動数毎に取得した第1物理量を節点毎又は要素毎に集約して物理量分布を取得する。例えば、ステップS2においてN個(Nは2以上の整数)の固有振動数が取得される場合、n番目の固有振動数におけるi番目の要素の歪みエネルギー密度がF(i,n)とすると、固有振動数毎に取得した歪みエネルギー密度を要素毎に集約した物理量分布の関数A(i)は下記式(1)次のように表される。 Next, in step S3, the first physical quantities obtained for each natural frequency in step S2 are aggregated for each node or element to obtain a physical quantity distribution. For example, when N natural frequencies (N is an integer of 2 or more) are acquired in step S2, and the strain energy density of the i-th element at the n-th natural frequency is F(i, n), A physical quantity distribution function A(i) in which strain energy densities obtained for each natural frequency are aggregated for each element is expressed by the following equation (1).
なお、固有振動数毎に取得した第1物理量を節点毎又は要素毎に集約する場合、上記のように単に加算してもよく、上記のように加算したものを固有振動数の個数で除して平均値を求めてもよい。また、固有振動数毎に重み係数を第1物理量に乗じてから節点毎又は要素毎に加算したり、その加算値を固有振動数の個数で除して平均値を求めたりしてもよい。 Note that when the first physical quantities obtained for each natural frequency are aggregated for each node or element, they may be simply added as described above, or the added value may be divided by the number of natural frequencies. You can also calculate the average value. Alternatively, the first physical quantity may be multiplied by a weighting coefficient for each natural frequency and then added for each node or element, or the added value may be divided by the number of natural frequencies to obtain an average value.
次いで、ステップS4において、得られた第1物理量の物理量分布が目的性能を達成しているか否か判定する。この判定は、種々の方法を採用することができる。一例を挙げると、物理量分布において歪みエネルギー密度が所定範囲を超える部位を特定し、当該部位を、タイヤ性能を改良するために材料特性の変更が有効な部位とすることができる。 Next, in step S4, it is determined whether the obtained physical quantity distribution of the first physical quantity achieves the target performance. Various methods can be used for this determination. For example, it is possible to identify a region in the physical quantity distribution where the strain energy density exceeds a predetermined range, and make the region a region where changing material properties is effective in improving tire performance.
次いで、物理量分布において第1物理量が所定範囲を超える部位がある場合(ステップS4のNo)、タイヤFEモデルが目的性能を達成していないとして、ステップS5に進み、ステップS4で特定した部位の材料特性を変更するようにタイヤFEモデルを修正する。 Next, if there is a part in the physical quantity distribution where the first physical quantity exceeds the predetermined range (No in step S4), it is determined that the tire FE model has not achieved the target performance, and the process proceeds to step S5, where the material of the part identified in step S4 is Modify the tire FE model to change its characteristics.
なお、ステップS3において取得した第1物理量の物理量分布について、タイヤFEモデル内の各節点又は各要素の第1物理量の最小値から最大値までを線形に表示ダイナミックレンジの階調(例えば、256階調)に階調を割り当てるようにして、図2に例示するように第1物理量の物理量分布を可視化してもよい。これにより、タイヤ性能を改良するために有効な部位を容易に特定することができる。 Regarding the physical quantity distribution of the first physical quantity acquired in step S3, the gradation of the dynamic range (for example, 256 levels) is displayed linearly from the minimum value to the maximum value of the first physical quantity of each node or each element in the tire FE model. As illustrated in FIG. 2, the physical quantity distribution of the first physical quantity may be visualized by assigning a gradation to each gradation (gradation). Thereby, it is possible to easily specify a location that is effective for improving tire performance.
タイヤFEモデルを修正した後、ステップS2に戻って変更したタイヤFEモデルの固有振動数や第1物理量等を取得するとともに物理量分布を取得し(ステップS2~S3)、再び、物理量分布が目的性能を達成しているか否か判定する(ステップS4)。このようなタイヤFEモデルの修正(ステップS5)と、修正したタイヤFEモデルの物理量分布の取得(ステップS2~S3)と、取得した物理量分布が目的性能を達成しているか否か判定(ステップS4)とを、タイヤFEモデルが目標性能を達成するまで繰り返し実行する。 After modifying the tire FE model, return to step S2 to obtain the natural frequency, first physical quantity, etc. of the modified tire FE model, and obtain the physical quantity distribution (steps S2 to S3). It is determined whether or not this has been achieved (step S4). Such modification of the tire FE model (step S5), acquisition of the physical quantity distribution of the modified tire FE model (steps S2 to S3), and determination whether the acquired physical quantity distribution achieves the target performance (step S4) ) are repeatedly executed until the tire FE model achieves the target performance.
そして、物理量分布が目的性能を達成すると上記制御を終了し、得られたタイヤFEモデルに基づいてタイヤを製造する。 Then, when the physical quantity distribution achieves the target performance, the above control is ended, and a tire is manufactured based on the obtained tire FE model.
本実施形態では、タイヤFEモデルを用いた固有値解析によって複数の固有振動数を取得し、複数の固有振動数における第1物理量を節点毎又は要素毎に集約して物理量分布を取得する。取得された物理量分布を用いることで複数の固有振動数について総合的にタイヤ性能を評価することができる。
また、本実施形態で得られた物理量分布に基づいてタイヤ性能を改良するために有効な部位を特定することで、複数の固有振動数毎にタイヤ性能の改良に影響が大きい部位を特定する必要がなく、複数の固有振動数について総合的にタイヤ性能の改良に影響が大きい部位を特定することができ、タイヤ性能が改良されたタイヤを低コストに設計し、製造することができる。
In this embodiment, a plurality of natural frequencies are acquired by eigenvalue analysis using a tire FE model, and the first physical quantities at the plurality of natural frequencies are aggregated for each node or element to obtain a physical quantity distribution. By using the acquired physical quantity distribution, tire performance can be comprehensively evaluated for multiple natural frequencies.
In addition, by identifying areas that are effective for improving tire performance based on the physical quantity distribution obtained in this embodiment, it is necessary to identify areas that have a large effect on improving tire performance for each of multiple natural frequencies. It is possible to identify areas that have a large impact on tire performance improvement comprehensively with respect to multiple natural frequencies, and it is possible to design and manufacture tires with improved tire performance at low cost.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について、図3に基づいて説明する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 3.
本実施形態では、第1物理量と異なる物理量である第2物理量に基づいて固有振動数毎に重み係数Wを算出し、固有振動数毎に算出した重み係数Wを第1物理量に乗じてから節点毎又は要素毎に第1物理量を集約する点で、上記した第1実施形態と相違する。 In this embodiment, a weighting coefficient W is calculated for each natural frequency based on a second physical quantity that is a physical quantity different from the first physical quantity, and the first physical quantity is multiplied by the weighting coefficient W calculated for each natural frequency. This embodiment differs from the first embodiment described above in that the first physical quantities are aggregated for each element or for each element.
詳細には、図3に示すように、ステップS11において、対象とするタイヤの自然平衡状態のタイヤ断面積を基準形状とし、この基準形状を有限要素にてモデルを作成して、基準となるタイヤFEモデルを作成又は用意する。 Specifically, as shown in FIG. 3, in step S11, the tire cross-sectional area of the target tire in a natural equilibrium state is set as a reference shape, and a model is created using finite elements to create a model of the tire as a reference tire. Create or prepare an FE model.
次いで、ステップS12において、タイヤFEモデルを仮想リムに装着するとともに、境界条件の設定を行った後、タイヤFEモデルを用いて有限要素法による固有値解析を実施して、複数の固有振動数及び固有モードを含む振動特性情報を取得するとともに、取得した固有振動数毎にタイヤFEモデルの各節点又は各要素について第1物理量及び第2物理量を取得する。 Next, in step S12, the tire FE model is mounted on the virtual rim, boundary conditions are set, and then an eigenvalue analysis is performed using the finite element method using the tire FE model to calculate multiple natural frequencies and natural Vibration characteristic information including the mode is acquired, and a first physical quantity and a second physical quantity are acquired for each node or each element of the tire FE model for each acquired natural frequency.
第1物理量とは、タイヤ性能を判断する際に基礎となる物理量であって、応力、歪み、応力及び歪みの少なくとも一方を用いて算出される物理量等、上記した第1実施形態の第1物理量と同様の物理量が挙げられる。なお、本実施形態では、第1物理量としてタイヤFEモデルの要素毎に歪みエネルギー密度を取得する。 The first physical quantity is a physical quantity that is the basis for determining tire performance, and is the first physical quantity of the first embodiment described above, such as stress, strain, and a physical quantity calculated using at least one of stress and strain. Examples include physical quantities similar to . Note that in this embodiment, strain energy density is acquired for each element of the tire FE model as the first physical quantity.
第2物理量とは、重み係数Wの算出に用いられる物理量であって、例えば、振動速度、振動変位、加速度、軸変位、速度等の物理量が挙げられる。なお、振動速度、振動変位、加速度、軸変位、速度は、節点毎に取得される。 The second physical quantity is a physical quantity used to calculate the weighting coefficient W, and examples thereof include physical quantities such as vibration velocity, vibration displacement, acceleration, axial displacement, and velocity. Note that the vibration velocity, vibration displacement, acceleration, axial displacement, and velocity are acquired for each node.
次いで、ステップS13において、ステップS12で取得した第2物理量から各固有振動数の重み係数Wを算出する。重み係数Wの算出には、タイヤFEモデルの全ての節点又は要素の第2物理量を用いてもよいが、一部の節点又は要素の第2物理量を用いたり、一部の節点又は要素の第2物理量の所定方向成分を用いたり、あるいは、全ての節点又は要素の第2物理量の所定方向成分を用いて各固有振動数の重み係数を算出してもよい。 Next, in step S13, a weighting coefficient W of each natural frequency is calculated from the second physical quantity acquired in step S12. In calculating the weighting coefficient W, the second physical quantities of all nodes or elements of the tire FE model may be used, but the second physical quantities of some nodes or elements may be used, or the second physical quantities of some nodes or elements may be used. The weighting coefficient of each natural frequency may be calculated using predetermined direction components of the two physical quantities, or using predetermined direction components of the second physical quantities of all nodes or elements.
ここでは、第2物理量から各固有振動数の重み係数Wを算出する例として、各節点の振動速度を第2物理量として取得し、タイヤFEモデルのタイヤ外表面に位置する節点の振動速度の法線方向成分を用いて各固有振動数の重み係数Wを算出する場合について説明する。 Here, as an example of calculating the weighting coefficient W of each natural frequency from the second physical quantity, the vibration velocity of each node is obtained as the second physical quantity, and the vibration velocity of the node located on the outer surface of the tire of the tire FE model is calculated. A case will be described in which the weighting coefficient W of each natural frequency is calculated using the linear direction component.
具体的には、固有振動数と、各節点の点群密度(基準となる節点を中心とする単位面積に含まれる節点の個数)の逆数と、タイヤ外表面に位置する節点での法線方向の固有ベクトルとを乗じたベクトルを、固有振動数毎にタイヤ外表面に位置する全ての節点について足し合わせて、各固有振動数に適用する重み係数Wを取得する。つまり、タイヤ外表面にJ個(Jは2以上の整数)の節点が存在する場合、n番目の固有振動数をωn、タイヤ外表面に位置するj番目の節点のタイヤ外表面に対する法線方向の固有ベクトルEj、j番目の節点の点群密度ρjとすると、n番目の固有振動数に適用する重み係数がWnは、下記式(2)次のように表される。 Specifically, the natural frequency, the reciprocal of the point group density of each node (the number of nodes included in a unit area centered on the reference node), and the normal direction at the nodes located on the outer surface of the tire. The weighting coefficient W to be applied to each natural frequency is obtained by adding up the vectors multiplied by the natural vector for all nodes located on the outer surface of the tire for each natural frequency. In other words, if there are J nodes (J is an integer greater than or equal to 2) on the tire outer surface, the nth natural frequency is ωn, and the normal direction of the jth node located on the tire outer surface to the tire outer surface is ωn. Assuming that the eigenvector Ej is the eigenvector Ej, and the point group density ρj of the j-th node, the weighting coefficient Wn applied to the n-th natural frequency is expressed by the following equation (2).
次いで、ステップS14において、ステップS12で取得した第1物理量にステップS13で算出した重み係数Wnを固有振動数毎に乗じ、固有振動数毎に重み係数Wnを乗じた第1物理量を節点毎又は要素毎に集約して物理量分布を取得する。 Next, in step S14, the first physical quantity obtained in step S12 is multiplied by the weighting coefficient Wn calculated in step S13 for each natural frequency, and the first physical quantity obtained by multiplying the weighting coefficient Wn for each natural frequency is calculated for each node or element. The physical quantity distribution is obtained by aggregating each time.
例えば、ステップS12においてN個(Nは2以上の整数)の固有振動数が取得される場合、n番目の固有振動数におけるi番目の要素の歪みエネルギー密度がF(i,n)、n番目の固有振動数に適用する重み係数がWnとすると、固有振動数毎に重み係数Wnを乗じた歪みエネルギー密度を節点毎又は要素毎に集約した物理量分布A(i)は下記式(3)次のように表される。 For example, when N natural frequencies (N is an integer of 2 or more) are obtained in step S12, the strain energy density of the i-th element at the n-th natural frequency is F(i, n), the n-th When the weighting coefficient applied to the natural frequency of is Wn, the physical quantity distribution A(i) in which the strain energy density, which is obtained by multiplying each natural frequency by the weighting coefficient Wn, is aggregated for each node or element is given by the following formula (3). It is expressed as follows.
なお、第1物理量を節点毎又は要素毎に集約する場合、上記のように固有振動数毎に重み係数を第1物理量に乗じてから節点毎又は要素毎に加算してもよく、あるいはまた、その加算値を固有振動数の個数で除して平均値を求めてもよい。 Note that when the first physical quantity is aggregated for each node or element, the first physical quantity may be multiplied by a weighting coefficient for each natural frequency as described above and then added for each node or element, or alternatively, The average value may be obtained by dividing the added value by the number of natural frequencies.
次いで、ステップS15において、得られた第1物理量の物理量分布が目的性能を達成しているか否か判定する。この判定は、種々の方法を採用することができる。一例を挙げると、物理量分布において歪みエネルギー密度が所定範囲を超える部位を特定し、当該部位を、タイヤ性能を改良するために材料特性の変更が有効な部位とすることができる。 Next, in step S15, it is determined whether the obtained physical quantity distribution of the first physical quantity has achieved the target performance. Various methods can be used for this determination. For example, it is possible to identify a region in the physical quantity distribution where the strain energy density exceeds a predetermined range, and make the region a region where changing material properties is effective in improving tire performance.
そして、物理量分布において第1物理量が所定範囲を超える部位がある場合(ステップS15のNo)、タイヤFEモデルが目的性能を達成していないとして、ステップS16に進み、ステップS15で特定した部位の材料特性を変更するようにタイヤFEモデルを修正する。 If there is a part in the physical quantity distribution where the first physical quantity exceeds the predetermined range (No in step S15), it is determined that the tire FE model has not achieved the target performance, and the process proceeds to step S16, where the material of the part identified in step S15 is Modify the tire FE model to change its characteristics.
タイヤFEモデルを修正した後、ステップS12に戻って変更したタイヤFEモデルの物理量分布を取得し(ステップS12~S14)、再び、物理量分布が目的性能を達成しているか否か判定する(ステップS15)。このようなタイヤFEモデルの修正(ステップS16)と、修正したタイヤFEモデルの物理量分布の取得(ステップS12~S14)と、取得した物理量分布が目的性能を達成しているか否か判定(ステップS15)とを、タイヤFEモデルが目標性能を達成するまで繰り返し実行する。 After modifying the tire FE model, the process returns to step S12 to obtain the physical quantity distribution of the modified tire FE model (steps S12 to S14), and again determines whether the physical quantity distribution achieves the target performance (step S15). ). Such modification of the tire FE model (step S16), acquisition of the physical quantity distribution of the modified tire FE model (steps S12 to S14), and determination whether the acquired physical quantity distribution achieves the target performance (step S15) ) are repeatedly executed until the tire FE model achieves the target performance.
そして、物理量分布が目的性能を達成すると上記制御を終了し、得られたタイヤFEモデルに基づいてタイヤを製造する。 Then, when the physical quantity distribution achieves the target performance, the above control is ended, and a tire is manufactured based on the obtained tire FE model.
本実施形態では、第1物理量を取得した有限要素モデルと同じモデルから取得した第2物理量に基づいて重み係数Wを固有振動数毎に算出し、算出した重み係数Wを固有振動数毎に第1物理量に乗じてから節点毎又は要素毎に集約して物理量分布を取得する。そのため、タイヤ性能への寄与に応じて各固有振動数の影響を物理量分布へ反映させることができ、より的確にタイヤ性能の改良に影響が大きい部位を特定することができ、タイヤ性能が改良されたタイヤを低コストに設計し、製造することができる。 In this embodiment, a weighting coefficient W is calculated for each natural frequency based on a second physical quantity obtained from the same model as the finite element model from which the first physical quantity was obtained, and the calculated weighting coefficient W is calculated for each natural frequency. After multiplying by one physical quantity, it is aggregated for each node or element to obtain a physical quantity distribution. Therefore, it is possible to reflect the influence of each natural frequency on the physical quantity distribution according to its contribution to tire performance, and it is possible to more accurately identify areas that have a large impact on improving tire performance, thereby improving tire performance. tires can be designed and manufactured at low cost.
また、タイヤFEモデルの一部の節点の第2物理量を用いたり、第2物理量の所定方向成分を用いたりして各固有振動数の重み係数を算出することで、タイヤFEモデルが振動した際にタイヤ性能への寄与が大きい部位による影響を重み係数Wに反映させることができる。その結果、当該重み係数Wを用いて得られる物理量分布に基づいてより正確にタイヤ性能の改良に影響が大きい部位を特定することができる。 In addition, by calculating the weighting coefficient of each natural frequency using the second physical quantity of some nodes of the tire FE model or using the predetermined direction component of the second physical quantity, it is possible to Therefore, the weighting coefficient W can reflect the influence of the parts that make a large contribution to the tire performance. As a result, based on the physical quantity distribution obtained using the weighting coefficient W, it is possible to more accurately identify a region that has a large influence on improving tire performance.
特に、本実施形態のようにタイヤFEモデルのタイヤ外表面に位置する節点の振動速度の法線方向成分を用いて各固有振動数の重み係数Wを算出し、当該重み係数Wを用いて得られる物理量分布に基づいてタイヤ性能を改良するために有効な部位を特定することで、タイヤ振動発生時にタイヤ外表面を音源とする放射音の発生に寄与の高い部位を特定することができ、放射音の発生を抑えたタイヤを低コストに設計し、製造することができる。 In particular, as in this embodiment, the weighting coefficient W of each natural frequency is calculated using the normal direction component of the vibration velocity of the node located on the tire outer surface of the tire FE model, and the weighting coefficient W is used to obtain the By identifying areas that are effective for improving tire performance based on the physical quantity distribution of It is possible to design and manufacture tires that suppress noise generation at low cost.
(第2実施形態の変更例1)
第2実施形態では、各節点の振動速度を第2物理量として取得し、タイヤFEモデルのタイヤ外表面に位置する節点の振動速度の法線方向成分を用いて各固有振動数の重み係数Wを算出する場合について説明したが、第2物理量から各固有振動数の重み係数Wを算出する方法は、種々の方法を採用することができる。
(Modification example 1 of the second embodiment)
In the second embodiment, the vibration velocity of each node is acquired as the second physical quantity, and the weighting coefficient W of each natural frequency is calculated using the normal direction component of the vibration velocity of the node located on the tire outer surface of the tire FE model. Although the calculation case has been described, various methods can be used to calculate the weighting coefficient W of each natural frequency from the second physical quantity.
例えば、第2物理量として各節点の振動速度を取得するのに換えて、各節点の振動変位や加速度を取得し、タイヤFEモデルのタイヤ外表面に位置する節点の振動速度の法線方向成分を用いて各固有振動数の重み係数Wを算出してもよい。 For example, instead of acquiring the vibration velocity of each node as the second physical quantity, the vibration displacement and acceleration of each node are acquired, and the normal direction component of the vibration velocity of the node located on the tire outer surface of the tire FE model is obtained. The weighting coefficient W of each natural frequency may be calculated using
また、第2物理量として各節点の振動速度や振動変位や加速度を取得し、タイヤFEモデルのタイヤ外表面のショルダー領域内(タイヤ最大幅を中心として、タイヤ呼び幅にタイヤの偏平率の1/2を乗じた長さとなるタイヤ径方向の領域内)に位置する節点の第2物理量の法線方向成分又はタイヤ幅方向成分を用いて各固有振動数の重み係数Wを算出してもよい。 In addition, the vibration velocity, vibration displacement, and acceleration of each node are acquired as second physical quantities, and the tire FE model's tire outer surface shoulder area (centered on the maximum width of the tire, 1/ The weighting coefficient W of each natural frequency may be calculated using the normal direction component or the tire width direction component of the second physical quantity of the node located within the tire radial direction region whose length is multiplied by 2.
また、第2物理量として各節点の振動速度や振動変位や加速度を取得し、タイヤFEモデルのタイヤ内表面に位置する節点の第2物理量のタイヤ面内方向成分を用いて各固有振動数の重み係数Wを算出してもよい。このように算出された重み係数Wを用いて物理量分布を取得することで、タイヤの空洞共鳴音の発生に寄与の高い部位を特定することができ、空洞共鳴音の発生を抑えたタイヤを低コストに設計し、製造することができる。 In addition, the vibration velocity, vibration displacement, and acceleration of each node are acquired as second physical quantities, and the weight of each natural frequency is calculated using the in-plane direction component of the second physical quantity of the node located on the inner surface of the tire in the tire FE model. The coefficient W may also be calculated. By obtaining the physical quantity distribution using the weighting coefficient W calculated in this way, it is possible to identify the parts that contribute highly to the generation of tire cavity resonance noise, and to reduce the tire cavity resonance noise generation. Can be designed and manufactured at low cost.
(第2実施形態の変更例2)
第2実施形態では、第2物理量が、第1物理量と同じモデルを用いた固有値解析によって取得される物理量である場合について説明するが、これに限定されない。
(Modification example 2 of the second embodiment)
In the second embodiment, a case will be described in which the second physical quantity is a physical quantity obtained by eigenvalue analysis using the same model as the first physical quantity, but the present invention is not limited to this.
例えば、タイヤFEモデルの周囲の空気をモデル化し、当該モデルを用いた固有値解析によって得られる所定の目標位置での音圧や音響パラメータを第2物理量としたり、タイヤFEモデルに装着するリムをモデル化し、当該モデルを用いた固有値解析によって得られる変位、速度、加速度又はジャークを第2物理量としたり、車両の少なくとも一部をモデル化し、当該モデルを用いた固有値解析によって得られる当該モデルの所定箇所で発生する反力を第2物理量としたりするなど、タイヤFEモデルに隣接する領域をモデル化し、当該モデルを用いた固有値解析によって得られる物理量を第2物理量としてもよい。 For example, the air around the tire FE model is modeled, and the sound pressure and acoustic parameters at a predetermined target position obtained by eigenvalue analysis using the model are used as the second physical quantities, or the rim attached to the tire FE model is modeled. , and the displacement, velocity, acceleration, or jerk obtained by eigenvalue analysis using the model is used as the second physical quantity, or at least a part of the vehicle is modeled, and a predetermined location of the model is obtained by eigenvalue analysis using the model. For example, a region adjacent to the tire FE model may be modeled, and a physical quantity obtained by eigenvalue analysis using the model may be used as the second physical quantity, such as by setting the reaction force generated in the tire FE model as the second physical quantity.
(他の実施形態)
なお、上記した各実施形態では、取得した第1物理量分布に基づいてタイヤ性能を改良するために有効な部位を特定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、例えば、構造の異なる複数のタイヤ性能を比較したり、タイヤを構成している部材のタイヤ性能への寄与度を取得したりするなど、取得した第1物理量分布に基づいて、タイヤモデルの種々の評価を行うことができる。
(Other embodiments)
In each of the embodiments described above, a case has been described in which a portion effective for improving tire performance is specified based on the acquired first physical quantity distribution, but the present invention is not limited thereto. The present invention provides tire performance based on the acquired first physical quantity distribution, such as comparing the performance of a plurality of tires with different structures or acquiring the degree of contribution of the members constituting the tire to the tire performance. Various evaluations of the model can be performed.
上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。 The embodiments described above are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention.
Claims (7)
コンピュータが、前記タイヤモデルを用いた有限要素法による固有値解析を実施して、複数の固有振動数を取得するとともに、取得した複数の前記固有振動数毎に前記タイヤモデルの前記各要素に設定された各節点又は前記各要素の第1物理量を取得する第1ステップと、
前記コンピュータが、前記第1ステップで取得した各固有振動数における前記第1物理量を前記節点毎又は前記要素毎に集約して物理量分布を取得する第2ステップと、
を含むタイヤモデルの評価方法。 In a method for evaluating a tire model consisting of a finite element model divided into multiple elements,
A computer performs an eigenvalue analysis using the finite element method using the tire model to obtain a plurality of natural frequencies, and sets each element of the tire model for each of the obtained plurality of natural frequencies. a first step of acquiring a first physical quantity of each node or each element;
a second step in which the computer aggregates the first physical quantities at each natural frequency obtained in the first step for each node or each element to obtain a physical quantity distribution;
How to evaluate tire models, including:
前記第3ステップで特定した部位の材料特性を変更して前記タイヤモデルを修正する第4ステップと、を含むタイヤモデルの作成方法。
a third step in which the computer specifies a region for improving tire performance from the physical quantity distribution obtained using the tire model evaluation method according to any one of claims 1 to 6;
A method for creating a tire model, comprising: a fourth step of modifying the tire model by changing material properties of the portions identified in the third step.
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