JP7439393B2 - Tire simulation method - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤのシミュレーション方法に関し、詳しくは、回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響を、コンピュータを用いて計算するための方法に関する。 The present invention relates to a tire simulation method, and more particularly to a method for calculating the influence of a rotating tire on the surrounding fluid using a computer.

下記特許文献1は、タイヤのノイズ性能を評価するためのシミュレーション方法を提案している。この方法では、タイヤモデルのトレッド部の周辺に、流体が流れる空間をモデル化した音空間領域が設定されている。 Patent Document 1 below proposes a simulation method for evaluating tire noise performance. In this method, a sound space region that models a space in which fluid flows is set around the tread portion of a tire model.

音空間領域は、タイヤのトレッド溝の内部空間に相当する複数の溝内領域と、それ以外の主領域とを含んでいる。各溝内領域と、主領域とは、互いに独立した要素で定義されている。下記特許文献1のシミュレーション工程では、主領域が変化しないものとして固定される一方、複数の溝内領域を主領域に沿ってタイヤ周方向に移動(スライド)させることで、転動中のタイヤの音空間領域を再現している。各溝内領域と主領域との間の境界面では、各溝内領域及び主領域で計算された物理量を整合させるための補完計算が行われている。 The sound space region includes a plurality of in-groove regions corresponding to the inner space of the tread groove of a tire, and other main regions. Each in-groove region and main region are defined by mutually independent elements. In the simulation process of Patent Document 1 below, while the main region is fixed as not changing, a plurality of in-groove regions are moved (slided) in the tire circumferential direction along the main region, thereby improving the stability of the rolling tire. It reproduces the sound space area. Complementary calculation is performed on the interface between each groove area and the main area to match the physical quantities calculated in each groove area and the main area.

特許第4792049号公報Patent No. 4792049

上記特許文献1の方法では、転動中のタイヤモデルの形状に合わせて、各溝内領域をそれぞれ移動させる必要がある。さらに、上記特許文献1の方法では、溝内領域と主領域との双方が、タイヤモデルのトレッド部に接しているため、転動中のタイヤモデルの形状にあわせて、音空間領域の全体を再定義する必要がある。このため、上記特許文献1の方法は、転動中のタイヤの音空間領域を、簡単に定義できないという問題があった。 In the method of Patent Document 1, it is necessary to move each groove region in accordance with the shape of the rolling tire model. Furthermore, in the method of Patent Document 1, since both the in-groove region and the main region are in contact with the tread portion of the tire model, the entire sound space region is adjusted according to the shape of the tire model during rolling. Needs to be redefined. For this reason, the method of Patent Document 1 has a problem in that the sound space region of a rolling tire cannot be easily defined.

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、回転するタイヤの周辺の流体を、簡単に定義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 was devised in view of the above-mentioned circumstances, and its main purpose is to provide a simulation method that can easily define the fluid around a rotating tire.

本発明は、回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響を、コンピュータを用いて計算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、有限個の要素を用いて、前記タイヤが回転する静止領域を定義した背景モデルを入力する工程と、前記コンピュータに、有限個の要素を用いて、前記タイヤを定義したタイヤモデルを入力する工程と、前記コンピュータに、前記流体を有限個の要素でモデル化した流体モデルを入力する工程とを含み、前記流体モデルは、前記タイヤの表面から所定の厚さで定義されかつ前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられ、前記方法は、さらに、前記コンピュータが、前記流体モデル及び前記背景モデルが互いに重ねられた状態で、前記タイヤモデルを前記背景モデル内で回転させる工程と、前記コンピュータが、前記流体モデルと前記背景モデルとが重なる領域では、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量に基づいて、前記流体モデルの前記有限個の要素の物理量を計算する工程とを含むことを特徴とする。 The present invention is a simulation method for calculating the influence of a rotating tire on the surrounding fluid using a computer, the computer using a finite number of elements to calculate a static region in which the tire rotates. inputting a background model defining the tire into the computer using a finite number of elements; inputting into the computer a tire model defining the tire using a finite number of elements; modeling the fluid into the computer using a finite number of elements; inputting a fluid model defined by a predetermined thickness from the surface of the tire and rotationally associated with the tire model; However, in the step of rotating the tire model within the background model with the fluid model and the background model superimposed on each other, the computer rotates the tire model in the region where the fluid model and the background model overlap. The method is characterized in that it includes a step of calculating physical quantities of the finite number of elements of the fluid model based on mutual physical quantities of the model and the background model.

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、前記背景モデルは、前記背景モデルが占める領域を画定する第1境界面を含み、前記回転させる工程は、前記タイヤモデルを、前記第1境界面に接触させながら回転させる工程を含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the background model includes a first boundary surface that defines an area occupied by the background model, and the rotating step includes bringing the tire model into contact with the first boundary surface. It may also include a step of rotating while rotating.

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、前記回転させる工程において、前記流体モデルは、前記背景モデルからはみ出す領域を含み、前記物理量を計算する工程は、前記はみ出す領域を計算対象から除く工程を含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, in the rotating step, the fluid model includes a region that protrudes from the background model, and the step of calculating the physical quantity includes a step of excluding the protruding region from a calculation target. But that's fine.

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、前記タイヤは、前記表面から凹んだ少なくとも1つの凹部を有し、前記流体モデルは、前記凹部の中に位置する第1モデル部と、前記凹部の外側で前記表面に接触している第2モデル部とを含んでもよい。 In the tire simulation method according to the present invention, the tire has at least one recessed part recessed from the surface, and the fluid model includes a first model part located inside the recessed part, and a first model part located outside the recessed part. and a second model part in contact with the surface.

本発明は、回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響を、コンピュータを用いて計算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、有限個の要素を用いて、前記タイヤが回転する静止領域を定義した背景モデルを入力する工程と、前記コンピュータに、有限個の要素を用いて、前記タイヤを定義したタイヤモデルを入力する工程と、前記コンピュータに、前記流体を有限個の要素でモデル化した流体モデルを入力する工程とを含み、前記流体モデルは、前記タイヤの回転中心から所定の半径を有する外周面を含んで定義されかつ前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられ、前記流体モデルは、前記背景モデルの内部に、前記背景モデルに重ねられることなく配置されており、前記流体モデルは、前記流体モデルの前記外周面を画定する第2境界面を含み、前記背景モデルは、前記流体モデルの前記第2境界面を嵌め込み可能なように、前記第2境界面と一致する第3境界面を含み、前記方法は、さらに、前記コンピュータが、前記第2境界面と前記第3境界面とを接触させた状態で、前記タイヤモデル及び前記流体モデルを、前記背景モデル内で回転させる工程と、前記コンピュータが、前記第2境界面と前記第3境界面とが接触する領域では、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量に基づいて、前記流体モデルの前記有限個の要素の物理量を計算する工程とを含むことを特徴とする。 The present invention is a simulation method for calculating the influence of a rotating tire on the surrounding fluid using a computer, the computer using a finite number of elements to calculate a static region in which the tire rotates. inputting a background model defining the tire into the computer using a finite number of elements; inputting into the computer a tire model defining the tire using a finite number of elements; modeling the fluid into the computer using a finite number of elements; the fluid model is defined to include an outer peripheral surface having a predetermined radius from the center of rotation of the tire, and is associated with the tire model so as to rotate integrally with the tire model, and The model is placed inside the background model without being superimposed on the background model, the fluid model includes a second boundary surface that defines the outer peripheral surface of the fluid model, and the background model includes: a third boundary surface coincident with the second boundary surface such that the second boundary surface of the fluid model is fittable; rotating the tire model and the fluid model within the background model in a state where the tire model and the fluid model are in contact with a boundary surface; , calculating physical quantities of the finite number of elements of the fluid model based on mutual physical quantities of the fluid model and the background model.

第1発明のタイヤのシミュレーション方法は、コンピュータに、有限個の要素を用いて、前記タイヤが回転する静止領域を定義した背景モデルを入力する工程と、有限個の要素を用いて、前記タイヤを定義したタイヤモデルを入力する工程と、前記流体を有限個の要素でモデル化した流体モデルを入力する工程とを含んでいる。前記流体モデルは、前記タイヤの表面から所定の厚さで定義されかつ前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられている。 A tire simulation method according to a first aspect of the invention includes the steps of: inputting into a computer a background model that defines a stationary area in which the tire rotates using a finite number of elements; The method includes a step of inputting a defined tire model and a step of inputting a fluid model in which the fluid is modeled with a finite number of elements. The fluid model is defined at a predetermined thickness from the surface of the tire and is associated with the tire model so as to rotate together with the tire model.

第1発明の前記流体モデルは、前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられているため、上記特許文献1の方法のように、前記タイヤモデルの回転に合わせて、複数の溝内領域をそれぞれ移動させる必要がない。このため、第1発明の方法は、回転する前記タイヤの周辺の前記流体を、簡単に定義することができる。 Since the fluid model of the first invention is associated with the tire model so as to rotate together with the tire model, as in the method of Patent Document 1, a plurality of in-groove regions are formed in accordance with the rotation of the tire model. There is no need to move each one. Therefore, the method of the first invention can easily define the fluid around the rotating tire.

第1発明の方法は、さらに、前記コンピュータが、前記流体モデル及び前記背景モデルが互いに重ねられた状態で、前記タイヤモデルを前記背景モデル内で回転させる工程と、前記コンピュータが、前記流体モデルと前記背景モデルとが重なる領域では、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量に基づいて、前記流体モデルの前記有限個の要素の物理量を計算する工程とを含んでいる。 The method of the first invention further includes the step of: the computer rotating the tire model within the background model with the fluid model and the background model superimposed on each other; In a region where the background model overlaps, the method includes a step of calculating physical quantities of the finite number of elements of the fluid model based on mutual physical quantities of the fluid model and the background model.

第1発明の方法は、前記背景モデルが前記流体モデルとは独立して定義されているため、前記タイヤモデルの回転に合わせて、前記背景モデルを再定義する必要がない。したがって、第1発明の方法は、回転する前記タイヤの周辺の前記流体を、短時間で定義することができる。 In the method of the first invention, since the background model is defined independently of the fluid model, there is no need to redefine the background model in accordance with the rotation of the tire model. Therefore, the method of the first invention can define the fluid around the rotating tire in a short time.

さらに、第1発明の方法は、前記流体モデル及び前記背景モデルが互いに重ねられているため、前記タイヤモデルと前記背景モデルとの間で、前記流体モデルの要素が潰れることもない。したがって、第1発明の方法は、要素潰れによる異常終了を防ぐことができるため、流体モデルの物理量を安定して計算することができる。 Furthermore, in the method of the first invention, since the fluid model and the background model are superimposed on each other, the elements of the fluid model are not crushed between the tire model and the background model. Therefore, since the method of the first invention can prevent abnormal termination due to element collapse, it is possible to stably calculate the physical quantities of the fluid model.

また、第1発明の方法は、前記流体モデルと前記背景モデルとが重なる領域において、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量が考慮されるため、回転する前記タイヤがその周辺の前記流体に及ぼす影響を、精度よく計算することができる。 Further, in the method of the first invention, in a region where the fluid model and the background model overlap, mutual physical quantities of the fluid model and the background model are taken into consideration, so that the rotating tire is affected by the surrounding fluid. The influence can be calculated with high accuracy.

第2発明のタイヤのシミュレーション方法は、コンピュータに、有限個の要素を用いて、前記タイヤが回転する静止領域を定義した背景モデルを入力する工程と、有限個の要素を用いて、前記タイヤを定義したタイヤモデルを入力する工程と、前記流体を有限個の要素でモデル化した流体モデルを入力する工程とを含んでいる。前記流体モデルは、前記タイヤの回転中心から所定の半径を有する外周面を含んで定義されかつ前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられている。 A tire simulation method according to a second aspect of the invention includes the steps of: inputting into a computer a background model that defines a stationary area in which the tire rotates using a finite number of elements; The method includes a step of inputting a defined tire model and a step of inputting a fluid model in which the fluid is modeled with a finite number of elements. The fluid model is defined to include an outer peripheral surface having a predetermined radius from the center of rotation of the tire, and is associated with the tire model so as to rotate together with the tire model.

第2発明の前記流体モデルは、前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられているため、上記特許文献1の方法のように、前記タイヤモデルの回転に合わせて、複数の溝内領域をそれぞれ移動させる必要がない。このため、第2発明の方法は、回転する前記タイヤの周辺の前記流体を、簡単に定義することができる。 Since the fluid model of the second invention is associated with the tire model so as to rotate together with the tire model, as in the method of Patent Document 1, a plurality of in-groove regions are controlled in accordance with the rotation of the tire model. There is no need to move each one. Therefore, the method of the second invention can easily define the fluid around the rotating tire.

第2発明の方法は、さらに、前記コンピュータが、前記流体モデルの第2境界面と前記背景モデルの第3境界面とを接触させた状態で、前記タイヤモデル及び前記流体モデルを、前記背景モデル内で回転させる工程と、前記第2境界面と前記第3境界面とが接触する領域では、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量に基づいて、前記流体モデルの前記有限個の要素の物理量を計算する工程とを含んでいる。 The method of the second invention is further characterized in that the computer converts the tire model and the fluid model into the background model while the second boundary surface of the fluid model and the third boundary surface of the background model are in contact with each other. and in a region where the second boundary surface and the third boundary surface contact each other, the finite number of elements of the fluid model is rotated based on mutual physical quantities of the fluid model and the background model. and a step of calculating physical quantities.

第2発明の方法は、前記背景モデルが前記流体モデルとは独立して定義されているため、前記タイヤモデルの回転に合わせて、前記背景モデルを再定義する必要がない。したがって、第2発明の方法は、回転する前記タイヤの周辺の前記流体を、短時間で定義することができる。 In the method of the second invention, since the background model is defined independently of the fluid model, there is no need to redefine the background model in accordance with the rotation of the tire model. Therefore, the method of the second invention can define the fluid around the rotating tire in a short time.

また、第2発明の方法は、前記第2境界面と前記第3境界面とが接触する領域において、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量が考慮されるため、回転する前記タイヤがその周辺の前記流体に及ぼす影響を、精度よく計算することができる。 Furthermore, in the method of the second invention, physical quantities of the fluid model and the background model are taken into consideration in a region where the second boundary surface and the third boundary surface contact each other, so that the rotating tire is The influence on the surrounding fluid can be calculated with high accuracy.

本発明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一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a computer for executing the tire simulation method of the present invention. タイヤの一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a tire. タイヤ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。3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of a tire simulation method. タイヤモデル及び路面モデルの一例を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a tire model and a road surface model. タイヤモデルの一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a tire model. タイヤモデル、背景モデル、及び、流体モデルの一例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a tire model, a background model, and a fluid model. タイヤモデル及び背景モデルの一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of a tire model and a background model. 図7のA-A断面図である。8 is a sectional view taken along line AA in FIG. 7. FIG. タイヤモデル及び流体モデルの一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a tire model and a fluid model. 図9の部分拡大図である。9 is a partially enlarged view of FIG. 9. FIG. 図9のB-B断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line BB in FIG. 9; 第1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 processing procedure of a 1st physical quantity calculation process. 第2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 processing procedure of a 2nd physical quantity calculation process. 本発明の他の実施形態のタイヤモデル、背景モデル及び流体モデルの一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a tire model, a background model, and a fluid model of other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態のタイヤモデル及び背景モデルの一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of a tire model and a background model of other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態の第2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 processing procedure of the 2nd physical quantity calculation process of other embodiments of this invention.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。なお、各図面は、発明の内容の理解を高めるためのものであり、誇張された表示が含まれる他、各図面間において、縮尺等は厳密に一致していない点が予め指摘される。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings. It should be noted that the drawings are for the purpose of enhancing the understanding of the content of the invention, and in addition to including exaggerated representations, it is previously pointed out that the scales etc. of the drawings do not exactly match.

本実施形態のタイヤのシミュレーション方法(以下、単に「方法」ということがある。)は、回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響(以下、単に「影響」ということがある。)を、コンピュータを用いて計算するための方法である。本実施形態の方法において、計算対象とする流体については、空気である場合が例示される。また、計算される影響については、回転するタイヤの空力性能やノイズ性能である場合が例示される。 The tire simulation method (hereinafter sometimes simply referred to as the "method") of this embodiment uses a computer to simulate the influence that a rotating tire has on the surrounding fluid (hereinafter sometimes simply referred to as the "effect"). This is a method for calculation using . In the method of this embodiment, the fluid to be calculated is air, for example. Furthermore, examples of the effects to be calculated include aerodynamic performance and noise performance of rotating tires.

図1は、本発明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一例を示す斜視図である。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を含んで構成されている。この本体1aには、例えば、演算処理装置(CPU)、ROM、作業用メモリ、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が設けられている。記憶装置には、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ソフトウェア等が予め記憶されている。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a computer for executing the tire simulation method of the present invention. 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, for example, a processing unit (CPU), a ROM, a working memory, a storage device such as a magnetic disk, and disk drive devices 1a1 and 1a2. The storage device stores in advance software and the like for executing the tire simulation method of this embodiment.

図2は、タイヤの一例を示す断面図である。本実施形態のタイヤ2は、乗用車用タイヤである場合が例示されるが、特に限定されない。本実施形態のタイヤ2は、図2に示されるように、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に至るカーカス6と、カーカス6のタイヤ半径方向外側かつトレッド部2aの内部に配されるベルト層7とが設けられている。さらに、タイヤ2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8が設けられている。 FIG. 2 is a sectional view showing an example of a tire. The tire 2 of this embodiment is exemplified as a tire for a passenger car, but is not particularly limited. As shown in FIG. 2, the tire 2 of this embodiment includes a carcass 6 extending from a tread portion 2a through a sidewall portion 2b to a bead core 5 of a bead portion 2c, and a carcass 6 located outside the carcass 6 in the tire radial direction and located at the tread portion 2a. A belt layer 7 arranged inside is provided. Furthermore, the tire 2 is provided with bead apex rubber 8 extending outward in the tire radial direction from the bead core 5.

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を含んで構成されている。ベルト層7は、タイヤ半径方向の内側、及び、外側に配された2枚のベルトプライ7A、7Bを含んで構成されている。 The carcass 6 includes at least one, in this embodiment, one carcass ply 6A. The belt layer 7 includes two belt plies 7A and 7B arranged on the inner side and the outer side in the tire radial direction.

本実施形態のタイヤ2は、その表面3から凹んだ少なくとも1つの凹部4を有している。本実施形態の凹部4は、路面(図示省略)に接地する踏面3aから凹んだ溝10として構成されている。本実施形態の溝10は、タイヤ周方向に連続してのびる主溝10Aと、主溝10Aに交わる向きにのびる横溝10Bとを含んで構成されている。なお、凹部4は、これらの溝10(主溝10A、横溝10B)に限定されるわけではなく、例えば、バットレス面やサイドウォール面等に設けられたディンプル(図示省略)や、冷却用のフィン(図示省略)など、凹凸が形成された部分(図示省略)であってもよい。 The tire 2 of this embodiment has at least one recess 4 recessed from the surface 3 thereof. The recess 4 of this embodiment is configured as a groove 10 recessed from the tread surface 3a that contacts the road surface (not shown). The groove 10 of this embodiment includes a main groove 10A that extends continuously in the tire circumferential direction, and a lateral groove 10B that extends in a direction intersecting the main groove 10A. Note that the concave portion 4 is not limited to these grooves 10 (main groove 10A, lateral groove 10B), and may include, for example, dimples (not shown) provided on the buttress surface, sidewall surface, etc., or cooling fins. (not shown) may be a portion (not shown) in which unevenness is formed.

図3は、タイヤ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。本実施形態の方法では、先ず、コンピュータ1に、タイヤモデルが入力される(工程S1)。図4は、タイヤモデル12及び路面モデル17の一例を示す概念図である。図5は、タイヤモデル12の一例を示す断面図である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the tire simulation method. In the method of this embodiment, first, a tire model is input to the computer 1 (step S1). FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the tire model 12 and the road surface model 17. FIG. 5 is a sectional view showing an example of the tire model 12.

図5に示されるように、工程S1では、タイヤ2(図2に示す)に関する情報(例えば、タイヤ2の輪郭データ等)に基づいて、有限個の要素F(i)(i=1、2、…)で離散化している。本実施形態では、図2に示したトレッドゴムを含むゴム部材2G、カーカスプライ6A、及び、各ベルトプライ7A、7B等の各タイヤ構成部材が、有限個の要素(以下、単に、「要素」ということがある。)F(i)で離散化されている。これにより、タイヤ2をモデル化したタイヤモデル12が設定される。 As shown in FIG. 5, in step S1, a finite number of elements F(i) (i=1, 2 ,...). In this embodiment, each tire constituent member such as the rubber member 2G including the tread rubber shown in FIG. ) is discretized by F(i). As a result, a tire model 12 that models the tire 2 is set.

各要素F(i)は、数値解析法により取り扱い可能なものである。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、境界要素法等を適宜採用できる。本実施形態の数値解析法には、有限要素法が採用されている。また、各要素F(i)としては、例えば、4面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、又は、6面体ソリッド要素や、それ以上の面をもつ多面体のソリッド要素などが用いられるのが望ましい。各要素F(i)には、複数個の節点15が設けられる。これらの各要素F(i)には、要素番号、節点15の番号、節点15の座標値、及び、材料特性(例えば密度、ヤング率及び/又は減衰係数等)などの数値データが定義される。 Each element F(i) can be handled by numerical analysis. As the numerical analysis method, for example, a finite element method, a finite volume method, a finite difference method, a boundary element method, or the like can be appropriately employed. The finite element method is adopted as the numerical analysis method of this embodiment. Further, as each element F(i), it is preferable to use, for example, a tetrahedral solid element, a pentahedral solid element, a hexahedral solid element, or a polyhedral solid element having more than one surface. Each element F(i) is provided with a plurality of nodes 15. Numerical data such as the element number, the number of the node 15, the coordinate value of the node 15, and material properties (for example, density, Young's modulus, and/or damping coefficient, etc.) are defined for each of these elements F(i). .

タイヤモデル12は、その表面13から凹んだ少なくとも1つの凹部14が設けられている。この凹部14は、図2に示したタイヤ2の輪郭に基づいて、タイヤ2の凹部4(本実施形態では、溝10)を表現したものである。本実施形態の凹部14は、タイヤ2の主溝10A(図2に示す)に基づいて設定された主溝14Aと、タイヤ2の横溝10B(図2に示す)に基づいて設定された横溝14B(図4及び図6に示す)とを含んでいる。タイヤモデル12は、コンピュータ1に入力される。 The tire model 12 is provided with at least one recess 14 recessed from its surface 13. This recess 14 is a representation of the recess 4 (groove 10 in this embodiment) of the tire 2 based on the outline of the tire 2 shown in FIG. The recess 14 of this embodiment includes a main groove 14A set based on the main groove 10A of the tire 2 (shown in FIG. 2), and a lateral groove 14B set based on the lateral groove 10B of the tire 2 (shown in FIG. 2). (shown in FIGS. 4 and 6). The tire model 12 is input to the computer 1.

次に、本実施形態の方法では、コンピュータ1に、路面モデル17(図4に示す)が入力される(工程S2)。本実施形態の路面モデル17は、平坦路(図示省略)をモデル化したものが例示されているが、このような態様に限定されない。路面モデル17は、例えば、円筒状に形成されたドラム試験機(図示省略)の外周面をモデル化したものでもよい。工程S2では、路面(本実施形態では、平坦路)に関する情報に基づいて、数値解析法(本実施形態では、有限要素法)により取り扱い可能な有限個の要素G(i)(i=1、2、…)で離散化する。これにより、工程S2では、路面モデル17が設定される。 Next, in the method of this embodiment, the road surface model 17 (shown in FIG. 4) is input to the computer 1 (step S2). Although the road surface model 17 of this embodiment is exemplified as a model of a flat road (not shown), it is not limited to such an aspect. The road surface model 17 may be, for example, a model of the outer peripheral surface of a cylindrical drum testing machine (not shown). In step S2, a finite number of elements G(i) (i=1, 2,...). Thereby, in step S2, the road surface model 17 is set.

本実施形態の路面モデル17の外面は、平滑なスムース路面として設定されているが、このような態様に限定されない。路面モデル17の外面には、例えば、走行騒音試験に用いられる路面(ISO路面)や、アスファルト路面に基づいて、凹凸(図示省略)が設定されてもよい。また、有限個の要素(以下、単に、「要素」ということがある。)G(i)としては、変形不能に設定された剛平面要素が採用される。各要素G(i)には、複数の節点18が設けられている。これらの各要素G(i)には、要素番号や、節点18の座標値等の数値データが定義される。路面モデル17は、コンピュータ1に記憶される。 Although the outer surface of the road surface model 17 in this embodiment is set as a smooth road surface, it is not limited to such an aspect. Irregularities (not shown) may be set on the outer surface of the road surface model 17 based on, for example, a road surface used for a running noise test (ISO road surface) or an asphalt road surface. Further, as the finite number of elements (hereinafter sometimes simply referred to as "elements") G(i), rigid planar elements set to be non-deformable are employed. Each element G(i) is provided with a plurality of nodes 18. Numerical data such as an element number and coordinate values of the node 18 are defined for each of these elements G(i). The road surface model 17 is stored in the computer 1.

図6は、タイヤモデル12、背景モデル21、及び、流体モデル22の一例を示す断面図である。図7は、タイヤモデル12及び背景モデル21の一例を示す斜視図である。図8は、図7のA-A断面図である。なお、図6では、タイヤモデル12、背景モデル21、及び、流体モデル22の各要素を省略し、タイヤモデル12、及び、流体モデル22のはみ出す領域T7を色付けして示している。また、図7では、背景モデル21の各要素を省略して示している。また、図8では、タイヤモデル12及び背景モデル21の各要素を省略し、かつ、タイヤモデル12を色付けして示している。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the tire model 12, the background model 21, and the fluid model 22. FIG. 7 is a perspective view showing an example of the tire model 12 and the background model 21. FIG. 8 is a sectional view taken along line AA in FIG. In addition, in FIG. 6, each element of the tire model 12, the background model 21, and the fluid model 22 is omitted, and the area|region T7 which the tire model 12 and the fluid model 22 protrude is shown by coloring. Further, in FIG. 7, each element of the background model 21 is omitted. Moreover, in FIG. 8, each element of the tire model 12 and the background model 21 is omitted, and the tire model 12 is shown in color.

次に、本実施形態の方法では、コンピュータ1に、有限個の要素H(i)(i=1、2、…)を用いて、タイヤ2(図2に示す)が回転する静止領域を定義した背景モデル21が入力される(工程S3)。静止領域(図示省略)は、回転するタイヤ2の周辺を囲み、かつ、タイヤ2の回転の影響を受けずに静止している仮想空間(領域)である。本実施形態の静止領域(図7に示す背景モデル21)の形状は、立方体として定義されるが、このような態様に限定されるわけではない。静止領域は、例えば、半球や半円柱のほか、車輌形状を考慮した形状等に適宜定義されてもよい。 Next, in the method of this embodiment, a stationary region in which the tire 2 (shown in FIG. 2) rotates is defined in the computer 1 using a finite number of elements H(i) (i=1, 2, ...). The background model 21 that has been created is input (step S3). The stationary area (not shown) is a virtual space (area) that surrounds the rotating tire 2 and is stationary without being affected by the rotation of the tire 2. Although the shape of the stationary area (the background model 21 shown in FIG. 7) in this embodiment is defined as a cube, it is not limited to this form. The stationary region may be appropriately defined, for example, in a hemisphere, a semicircular cylinder, or in a shape that takes into consideration the shape of the vehicle.

背景モデル21は、上記特許文献1の音空間領域と同様に定義することができる。本実施形態の背景モデル21は、静止領域(図示省略)が、図8に示した有限個の要素(以下、単に、「要素」ということがある。)H(i)を用いて分割(離散化)されたオイラーメッシュ(オイラー要素)によって構成されている。本実施形態の各要素H(i)には、流体(空気)の流速や圧力といった物理量が割り当てられる。各要素H(i)には、複数の節点23が設けられている。各節点23では、静止領域(背景モデル21)での物理量が計算される。 The background model 21 can be defined in the same way as the sound space region of Patent Document 1 above. In the background model 21 of this embodiment, a stationary region (not shown) is divided (discrete) using a finite number of elements (hereinafter simply referred to as "elements") H(i) shown in FIG. It is composed of Eulerian meshes (Euler elements). Physical quantities such as the flow velocity and pressure of fluid (air) are assigned to each element H(i) in this embodiment. Each element H(i) is provided with a plurality of nodes 23. At each node 23, physical quantities in the stationary region (background model 21) are calculated.

離散化する手法としては、例えば、有限体積法が用いられる。各要素H(i)のサイズについては、適宜設定することができる。例えば、評価される物理量が音(ノイズ)である場合、各要素H(i)のサイズは、ノイズの周波数に応じた圧力変動を、十分に表現できる大きさに設定されるのが望ましい。 As a method for discretization, for example, a finite volume method is used. The size of each element H(i) can be set as appropriate. For example, when the physical quantity to be evaluated is sound (noise), it is desirable that the size of each element H(i) is set to a size that can sufficiently express pressure fluctuations depending on the frequency of the noise.

図7及び図8に示されるように、本実施形態の背景モデル21が占める領域T1は、タイヤモデル12を囲む立方体が占める領域T2から、タイヤモデル12が占める領域T3を差し引くことによって決定される。なお、タイヤモデル12が占める領域T3は、内圧が充填され、かつ、路面モデル17に接地した状態で荷重L(図4に示す)が定義されたタイヤモデル12に基づいて設定されてもよい。 As shown in FIGS. 7 and 8, the area T1 occupied by the background model 21 of this embodiment is determined by subtracting the area T3 occupied by the tire model 12 from the area T2 occupied by the cube surrounding the tire model 12. . Note that the region T3 occupied by the tire model 12 may be set based on the tire model 12 filled with internal pressure and in which a load L (shown in FIG. 4) is defined in a state in which the tire model 12 is in contact with the road surface model 17.

背景モデル21には、背景モデル21が占める領域T1を画定するための境界面24が含まれている。本実施形態の境界面24は、前壁面24f、後壁面24r、及び、前壁面24fと後壁面24rとの間をのびる側壁面24sを含んでいる。さらに、本実施形態の境界面24には、第1境界面31及び第3境界面33が含まれる。 The background model 21 includes a boundary surface 24 for defining a region T1 occupied by the background model 21. The boundary surface 24 of this embodiment includes a front wall surface 24f, a rear wall surface 24r, and a side wall surface 24s extending between the front wall surface 24f and the rear wall surface 24r. Furthermore, the boundary surface 24 of this embodiment includes a first boundary surface 31 and a third boundary surface 33.

本実施形態の第1境界面31は、回転するタイヤモデル12を接触させるためのものである。第1境界面31は、一つの側壁面24sで定義されている。本実施形態の第1境界面31(側壁面24s)は、路面モデル17(図4に示す)の形状に合わせて設定されるのが望ましい。 The first boundary surface 31 of this embodiment is for bringing the rotating tire model 12 into contact. The first boundary surface 31 is defined by one side wall surface 24s. The first boundary surface 31 (side wall surface 24s) of this embodiment is desirably set to match the shape of the road surface model 17 (shown in FIG. 4).

図8に示されるように、本実施形態の第3境界面33は、タイヤモデル12の表面13を嵌め込み可能なように、タイヤモデル12の表面13及び凹部14に一致している。第3境界面33には、タイヤモデル12の表面13に対して相対移動可能に条件付けられている(例えば、スライディングサーフェース等の境界条件)。これにより、タイヤモデル12は、背景モデル21に対して、回転することができる。 As shown in FIG. 8, the third boundary surface 33 of this embodiment matches the surface 13 of the tire model 12 and the recess 14 so that the surface 13 of the tire model 12 can be fitted therein. The third boundary surface 33 is conditioned to be movable relative to the surface 13 of the tire model 12 (for example, a boundary condition such as a sliding surface). Thereby, the tire model 12 can rotate with respect to the background model 21.

これらの境界面24(即ち、前壁面24f、後壁面24r、側壁面24s、第1境界面31及び第3境界面33)には、流体が通過不能に定義される。これにより、背景モデル21の計算範囲が限定されるため、計算時間を短縮するのに役立つ。 These boundary surfaces 24 (namely, the front wall surface 24f, the rear wall surface 24r, the side wall surface 24s, the first boundary surface 31, and the third boundary surface 33) are defined so that the fluid cannot pass through them. This limits the calculation range of the background model 21, which helps reduce calculation time.

背景モデル21には、前壁面24fから、タイヤ2の走行速度に近似する速度を持った空気の流入を定義するとともに、後壁面24rから空気の自由流出が定義されてもよい。これにより、背景モデル21は、実車走行時の空気の流れを再現することができる。なお、空気の流入及び流出は、例えば、前壁面24fと後壁面24rとで入れ替えて定義されてもよいし、タイヤに対して上下方向や斜め方向からの空気の流入及び流出が定義されてもよい。 The background model 21 may define the inflow of air from the front wall surface 24f at a speed close to the running speed of the tire 2, and may also define the free outflow of air from the rear wall surface 24r. Thereby, the background model 21 can reproduce the air flow when the actual vehicle is running. Note that the inflow and outflow of air may be defined by swapping the front wall surface 24f and the rear wall surface 24r, for example, or the inflow and outflow of air from the vertical direction or diagonal direction with respect to the tire may be defined. good.

図7に示されるように、背景モデル21の一辺の幅L1w、前後方向の長さL1d、及び、高さL1hについては、適宜設定することができる。幅L1w、長さL1d及び高さL1hが大きいと、背景モデル21の計算範囲が大きくなり、計算時間が増大するおそれがある。逆に、幅L1w、長さL1d及び高さL1hが小さいと、背景モデル21の計算範囲が小さくなり、回転するタイヤ2が流体に及ぼす影響を、精度良く計算できないおそれがある。このため、幅L1wは、タイヤモデル12の直径(幅)L2(図8に示す)の3~10倍程度が望ましい。長さL1dは、タイヤモデル12の直径(幅)L2の3~20倍程度が望ましい。高さL1hは、タイヤモデル12の直径(幅)L2の0.5~10倍程度が望ましい。なお、高さL1hの下限値が、直径(幅)L2の0.5倍に設定されているのは、例えば、ノイズの発生減が路面近傍であることに基づき、タイヤモデルの中心よりも下に設定された背景モデル21で解析する態様を含んでいるからである。背景モデル21は、コンピュータ1に入力される。 As shown in FIG. 7, the width L1w of one side of the background model 21, the length L1d in the front-rear direction, and the height L1h can be set as appropriate. If the width L1w, length L1d, and height L1h are large, the calculation range of the background model 21 becomes large, which may increase the calculation time. Conversely, if the width L1w, length L1d, and height L1h are small, the calculation range of the background model 21 becomes small, and there is a possibility that the influence of the rotating tire 2 on the fluid cannot be calculated with high accuracy. Therefore, the width L1w is preferably about 3 to 10 times the diameter (width) L2 (shown in FIG. 8) of the tire model 12. The length L1d is preferably about 3 to 20 times the diameter (width) L2 of the tire model 12. The height L1h is preferably about 0.5 to 10 times the diameter (width) L2 of the tire model 12. The lower limit of the height L1h is set to 0.5 times the diameter (width) L2, for example, based on the fact that the reduction in noise generation is near the road surface. This is because it includes an aspect of analysis using the background model 21 set to . The background model 21 is input to the computer 1.

図9は、タイヤモデル12及び流体モデル22の一例を示す断面図である。図10は、図9の部分拡大図である。なお、図9では、タイヤモデル12、及び、流体モデル22の各要素を省略し、かつ、タイヤモデル12を色付けして示している。また、図10では、タイヤモデル12の要素を省略し、かつ、タイヤモデル12の縁部を色付けして示している。 FIG. 9 is a sectional view showing an example of the tire model 12 and the fluid model 22. FIG. 10 is a partially enlarged view of FIG. 9. In addition, in FIG. 9, each element of the tire model 12 and the fluid model 22 is omitted, and the tire model 12 is shown in color. Further, in FIG. 10, elements of the tire model 12 are omitted, and the edges of the tire model 12 are shown in color.

次に、本実施形態の方法では、コンピュータ1に、回転するタイヤ2(図2に示す)の周辺の流体(図示省略)を、図10に示した有限個の要素J(i)(i=1、2、…)でモデル化した流体モデル22を入力する(工程S4)。上述したように、本実施形態の流体は、空気である。また、回転するタイヤ2の周辺の流体としては、図2に示したタイヤ2の表面3(タイヤモデル12の表面13)から所定の厚さW1を有する領域T4に存在する空気として定義される。 Next, in the method of the present embodiment, the computer 1 transmits the fluid (not shown) around the rotating tire 2 (shown in FIG. 2) to the finite number of elements J(i) (i= 1, 2,...) is input (step S4). As mentioned above, the fluid in this embodiment is air. Further, the fluid around the rotating tire 2 is defined as air existing in a region T4 having a predetermined thickness W1 from the surface 3 of the tire 2 (surface 13 of the tire model 12) shown in FIG.

図9に示されるように、流体モデル22は、タイヤモデル12の表面13(図2に示したタイヤ2の表面3)から所定の厚さW1を有する外周面28を含んで構成されている。この外周面28は、タイヤモデル12の回転中心16(図2に示したタイヤ2の回転中心)から所定の半径L3を有している。流体モデル22は、図7及び図8に示した背景モデル21とは独立して定義されている。本実施形態の流体モデル22は、静止した状態が定義される背景モデル21とは異なり、タイヤモデル12と一体で回転するように関連付けられている(境界条件が設定されている)。 As shown in FIG. 9, the fluid model 22 includes an outer peripheral surface 28 having a predetermined thickness W1 from the surface 13 of the tire model 12 (the surface 3 of the tire 2 shown in FIG. 2). This outer peripheral surface 28 has a predetermined radius L3 from the rotation center 16 of the tire model 12 (the rotation center of the tire 2 shown in FIG. 2). The fluid model 22 is defined independently of the background model 21 shown in FIGS. 7 and 8. The fluid model 22 of this embodiment is different from the background model 21 which is defined in a stationary state, and is associated with the tire model 12 so as to rotate together (boundary conditions are set).

本実施形態の流体モデル22は、回転するタイヤ2(図2に示す)の周辺の流体(図示省略)が、図10に示した有限個の要素(以下、単に、「要素」ということがある。)J(i)を用いて分割(離散化)されたオイラーメッシュ(オイラー要素)によって構成される。本実施形態の各要素J(i)には、流体(空気)の流速や圧力といった物理量が割り当てられる。各要素J(i)には、複数の節点27が設けられている。各節点27では、回転するタイヤ2の周辺の流体(図示省略)の物理量が計算される。離散化する手法については、背景モデル21(図8に示す)と同一の手法が採用される。また、各要素J(i)のサイズについては、背景モデル21の要素H(i)(図8に示す)のサイズと同様に設定されるのが望ましい。 In the fluid model 22 of this embodiment, the fluid (not shown) around the rotating tire 2 (shown in FIG. 2) is composed of a finite number of elements (hereinafter simply referred to as "elements") shown in FIG. .) It is composed of Euler meshes (Euler elements) that are divided (discretized) using J(i). Physical quantities such as the flow velocity and pressure of fluid (air) are assigned to each element J(i) in this embodiment. Each element J(i) is provided with a plurality of nodes 27. At each node 27, a physical quantity of fluid (not shown) around the rotating tire 2 is calculated. As for the discretization method, the same method as the background model 21 (shown in FIG. 8) is adopted. Further, the size of each element J(i) is preferably set to be the same as the size of the element H(i) of the background model 21 (shown in FIG. 8).

本実施形態の流体モデル22の各要素J(i)は、図8に示した背景モデル21の各要素H(i)との重なりを許容するオーバーセットメッシュ(キメラメッシュ)として定義される。これにより、図6に示されるように、流体モデル22は、背景モデル21に重ねられた状態で、背景モデル21に対して相対移動(タイヤモデル12と一体で回転)することができる。 Each element J(i) of the fluid model 22 of this embodiment is defined as an overset mesh (chimera mesh) that allows overlap with each element H(i) of the background model 21 shown in FIG. Thereby, as shown in FIG. 6, the fluid model 22 can move relative to the background model 21 (rotate together with the tire model 12) while being superimposed on the background model 21.

図9に示されるように、本実施形態の流体モデル22が占める領域T4は、流体モデル22の外周面28で囲まれる領域T5から、タイヤモデル12が占める領域T3を差し引くことによって決定される。なお、タイヤモデル12が占める領域T3は、内圧が充填され、かつ、路面モデル17に接地した状態で荷重L(図4に示す)が定義された後のタイヤモデル12に基づいて設定されてもよい。 As shown in FIG. 9, the region T4 occupied by the fluid model 22 of this embodiment is determined by subtracting the region T3 occupied by the tire model 12 from the region T5 surrounded by the outer peripheral surface 28 of the fluid model 22. Note that the area T3 occupied by the tire model 12 may be set based on the tire model 12 filled with internal pressure and after the load L (shown in FIG. 4) is defined in a state in which the tire model 12 is in contact with the road surface model 17. good.

流体モデル22には、流体モデル22が占める領域T4を画定するための境界面29が含まれている。境界面29には、流体モデル22の外周面28を画定する第2境界面32と、タイヤモデル12の表面13を嵌め込み可能なように、タイヤモデル12の表面13及び凹部14に一致する内壁面29iとを含んでいる。これらの境界面29(第2境界面32、内壁面29i)には、流体(図示省略)が通過不能に定義される。これにより、流体モデル22(即ち、回転するタイヤ2がその周辺の流体に及ぼす影響)の計算範囲が限定されるため、計算時間を短縮するのに役立つ。 The fluid model 22 includes a boundary surface 29 for defining a region T4 occupied by the fluid model 22. The boundary surface 29 includes a second boundary surface 32 that defines the outer peripheral surface 28 of the fluid model 22, and an inner wall surface that matches the surface 13 of the tire model 12 and the recess 14 so that the surface 13 of the tire model 12 can be fitted therein. 29i. These boundary surfaces 29 (second boundary surface 32, inner wall surface 29i) are defined so that fluid (not shown) cannot pass through them. This limits the calculation range of the fluid model 22 (that is, the influence that the rotating tire 2 has on the surrounding fluid), which helps to shorten the calculation time.

本実施形態の流体モデル22は、タイヤモデル12の凹部14の中に位置する第1モデル部34と、凹部14の外側でタイヤモデル12の表面13に接触している第2モデル部35とを含んで構成されている。図11は、図9のB-B断面図である。図11では、タイヤモデル12、及び、流体モデル22の各要素を省略し、かつ、タイヤモデル12の縁部を色付けして示している。 The fluid model 22 of this embodiment has a first model part 34 located inside the recess 14 of the tire model 12 and a second model part 35 that is in contact with the surface 13 of the tire model 12 outside the recess 14. It is composed of: FIG. 11 is a sectional view taken along line BB in FIG. In FIG. 11, each element of the tire model 12 and the fluid model 22 is omitted, and the edges of the tire model 12 are shown in color.

本実施形態の第1モデル部34は、図11に示したタイヤモデル12の主溝14Aの中に位置する主溝モデル部34Aと、図9に示したタイヤモデル12の横溝14Bの中に位置する横溝モデル部34Bとを含んで構成されている。 The first model part 34 of this embodiment includes a main groove model part 34A located in the main groove 14A of the tire model 12 shown in FIG. 11, and a main groove model part 34A located in the lateral groove 14B of the tire model 12 shown in FIG. The horizontal groove model part 34B is configured to include a horizontal groove model part 34B.

主溝モデル部34Aの要素J(i)(図示省略)と、図10に示した横溝モデル部34Bの要素J(i)とは、互いの節点27、27を共有させるのが望ましい。これにより、工程S4では、主溝モデル部34A及び横溝モデル部34Bを一体として、要素J(i)で離散化(モデル化)できるため、モデル作成時間、及び、計算時間を短縮することができる。なお、互いの節点27、27を共有させない場合には、主溝モデル部34Aの要素J(i)と、横溝モデル部34Bの要素J(i)との境界において、拘束条件が定義されるのが望ましい。 It is desirable that the element J(i) (not shown) of the main groove model portion 34A and the element J(i) of the lateral groove model portion 34B shown in FIG. 10 share nodes 27, 27 with each other. As a result, in step S4, the main groove model portion 34A and the lateral groove model portion 34B can be integrated and discretized (modeled) using the element J(i), so that the model creation time and calculation time can be shortened. . Note that when the nodes 27 and 27 are not shared, a constraint condition is defined at the boundary between element J(i) of the main groove model part 34A and element J(i) of the lateral groove model part 34B. is desirable.

図10に示されるように、第1モデル部34の各要素J(i)は、凹部14が占める領域を、凹部14の壁面14sの輪郭に沿って層状に分割(離散化)して定義されるのが望ましい。このような第1モデル部34は、凹部14の壁面14s側の流体(図示省略)の流れと、凹部14の内部の流体の流れとを独立して計算できるため、流体(図示省略)の物理量の計算精度を向上させることができる。 As shown in FIG. 10, each element J(i) of the first model portion 34 is defined by dividing (discretizing) the area occupied by the recess 14 into layers along the contour of the wall surface 14s of the recess 14. It is desirable to Such a first model section 34 can independently calculate the flow of fluid (not shown) on the wall surface 14s side of the recess 14 and the flow of fluid inside the recess 14, so that the physical quantity of the fluid (not shown) can be calculated independently. The calculation accuracy can be improved.

図9に示されるように、本実施形態の第2モデル部35は、タイヤ周方向に連続する筒状に定義されている。図10に示されるように、第2モデル部35の各要素J(i)は、タイヤモデル12の表面13と外周面28(図9に示す)との間の領域を、タイヤモデル12の表面13の輪郭に沿って、層状に分割(離散化)して定義されるのが望ましい。このような第2モデル部35は、タイヤモデル12の表面13側の流体(図示省略)の流れと、流体モデル22の外周面28(図9に示す)側の流体の流れとを独立して計算できるため、流体の物理量の計算精度を向上させることができる。 As shown in FIG. 9, the second model portion 35 of this embodiment is defined as a cylinder that continues in the tire circumferential direction. As shown in FIG. 10, each element J(i) of the second model section 35 covers the area between the surface 13 and the outer peripheral surface 28 (shown in FIG. 9) of the tire model 12. It is preferable to divide (discretize) into layers and define them along the contour of 13. Such a second model section 35 independently controls the flow of fluid (not shown) on the side of the surface 13 of the tire model 12 and the flow of fluid on the side of the outer peripheral surface 28 (shown in FIG. 9) of the fluid model 22. Since the calculation can be performed, the calculation accuracy of the physical quantity of the fluid can be improved.

図9に示した第2モデル部35の厚さ(図2に示したタイヤ2の表面3からの厚さ)W1については、例えば、求められる計算精度等に基づいて、適宜設定することができる。本実施形態の厚さW1は、回転するタイヤ2が流体に及ぼす影響を評価する位置(例えば、ノイズ性能が評価される場合、集音マイクの位置)に、第2モデル部35が配置されるように設定されている。なお、第2モデル部35の厚さW1が大きいと、流体モデル22(第2モデル部35)の計算範囲が大きくなり、計算時間が増大するおそれがある。このような観点より、第2モデル部35の厚さW1は、1~15cmが望ましい。 The thickness W1 of the second model portion 35 shown in FIG. 9 (the thickness from the surface 3 of the tire 2 shown in FIG. 2) can be set as appropriate, for example, based on the required calculation accuracy, etc. . The thickness W1 of this embodiment is such that the second model section 35 is placed at a position where the influence of the rotating tire 2 on the fluid is evaluated (for example, at the position of the sound collection microphone when noise performance is evaluated). It is set as follows. Note that if the thickness W1 of the second model section 35 is large, the calculation range of the fluid model 22 (second model section 35) becomes large, which may increase the calculation time. From this point of view, the thickness W1 of the second model portion 35 is desirably 1 to 15 cm.

図10に示されるように、第2モデル部35の要素J(i)と、第1モデル部34の要素J(i)とは、互いに節点27、27を共有させるのが望ましい。これにより、工程S4では、第1モデル部34及び第2モデル部35を一体として、要素J(i)で離散化(モデル化)できるため、モデル作成時間、及び、計算時間を短縮することができる。なお、互いの節点27、27を共有させない場合には、第1モデル部34の要素J(i)と、第2モデル部35の要素J(i)との境界において、拘束条件が定義されるのが望ましい。流体モデル22は、コンピュータ1に記憶される。 As shown in FIG. 10, it is desirable that the element J(i) of the second model part 35 and the element J(i) of the first model part 34 share nodes 27, 27 with each other. As a result, in step S4, the first model section 34 and the second model section 35 can be integrated and discretized (modeled) using the element J(i), so that the model creation time and calculation time can be shortened. can. Note that when the nodes 27 and 27 are not shared, a constraint condition is defined at the boundary between the element J(i) of the first model part 34 and the element J(i) of the second model part 35. is desirable. Fluid model 22 is stored in computer 1.

次に、本実施形態の方法では、回転するタイヤモデル12の物理量を計算する(第1物理量計算工程S5)。本実施形態の第1物理量計算工程S5では、図4に示したタイヤモデル12を路面モデル17上で回転(転動)させて、タイヤモデル12の物理量が計算される。なお、本実施形態の第1物理量計算工程S5では、背景モデル21(図8に示す)や流体モデル22(図9に示す)が用いられていない。これにより、第1物理量計算工程S5では、背景モデル21及び流体モデル22を計算対象外に設定できるため、タイヤモデル12の物理量の計算時間を短縮することができる。図12は、第1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。 Next, in the method of this embodiment, physical quantities of the rotating tire model 12 are calculated (first physical quantity calculation step S5). In the first physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the tire model 12 shown in FIG. 4 is rotated (rolled) on the road surface model 17, and the physical quantities of the tire model 12 are calculated. Note that in the first physical quantity calculation step S5 of this embodiment, the background model 21 (shown in FIG. 8) and the fluid model 22 (shown in FIG. 9) are not used. Thereby, in the first physical quantity calculation step S5, the background model 21 and the fluid model 22 can be set to be excluded from calculation targets, so that the calculation time for the physical quantities of the tire model 12 can be shortened. FIG. 12 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the first physical quantity calculation step S5.

本実施形態の第1物理量計算工程S5では、先ず、コンピュータ1に、図4に示したタイヤモデル12を路面モデル17に回転(転動)させるための境界条件が入力される(工程S51)。工程S51では、先ず、タイヤモデル12を路面モデル17に接触させるための境界条件が入力される。この境界条件としては、例えば、タイヤモデル12と路面モデル17との間の接触条件、タイヤモデル12の内圧条件、リム条件、荷重条件(荷重L)、キャンバー角、又は、タイヤモデル12と路面モデル17との間の摩擦係数等が含まれる。内圧条件及び荷重条件としては、適宜設定することができる。本実施形態の内圧条件及び荷重条件としては、タイヤ2(図2に示す)が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ2毎に定める空気圧及び荷重が設定される。 In the first physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, first, boundary conditions for causing the tire model 12 shown in FIG. 4 to rotate (roll) on the road surface model 17 are input to the computer 1 (step S51). In step S51, first, boundary conditions for bringing the tire model 12 into contact with the road surface model 17 are input. Examples of this boundary condition include the contact condition between the tire model 12 and the road surface model 17, the internal pressure condition of the tire model 12, the rim condition, the load condition (load L), the camber angle, or the tire model 12 and the road surface model. 17, etc. are included. The internal pressure conditions and load conditions can be set as appropriate. As the internal pressure conditions and load conditions of this embodiment, the air pressure and load defined for each tire 2 by each standard in a standard system including the standard on which the tire 2 (shown in FIG. 2) is based are set.

さらに、工程S51では、タイヤモデル12を路面モデル17に回転(転動)させるための境界条件が入力される。境界条件としては、例えば、タイヤモデル12のスリップ角、走行速度V、走行速度Vに対応するタイヤモデル12の角速度Va、走行速度Vに対応する路面モデル17の並進速度Vb、又は、タイヤモデル12と路面モデル17との間の動摩擦係数等が含まれる。これらの境界条件は、コンピュータ1に入力される。 Furthermore, in step S51, boundary conditions for causing the tire model 12 to rotate (roll) on the road surface model 17 are input. The boundary conditions include, for example, the slip angle of the tire model 12, the running speed V, the angular velocity Va of the tire model 12 corresponding to the running speed V, the translational speed Vb of the road surface model 17 corresponding to the running speed V, or the tire model 12. The dynamic friction coefficient between the road model 17 and the road model 17 is included. These boundary conditions are input to the computer 1.

次に、本実施形態の第1物理量計算工程S5では、コンピュータ1が、内圧充填後のタイヤモデル12を計算する(工程S52)。工程S52では、先ず、図5に示されるように、タイヤ2のリム39(図2に示す)をモデル化したリムモデル40によって、タイヤモデル12のビード部12c、12cが拘束される。リムモデル40は、例えば、リム39に関する情報(輪郭データ等)に基づいて、数値解析法(本実施形態では、有限要素法)により取り扱い可能な有限個の要素(図示省略)で離散化されることによって設定される。リムモデル40を構成する要素は、例えば、変形不能に設定された剛平面要素(図示省略)として定義されるのが望ましい。 Next, in the first physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the computer 1 calculates the tire model 12 after the internal pressure has been filled (step S52). In step S52, first, as shown in FIG. 5, the bead portions 12c, 12c of the tire model 12 are restrained by a rim model 40 that models the rim 39 of the tire 2 (shown in FIG. 2). The rim model 40 is discretized into a finite number of elements (not shown) that can be handled by a numerical analysis method (in this embodiment, a finite element method) based on information (contour data, etc.) regarding the rim 39, for example. Set by. It is desirable that the elements constituting the rim model 40 be defined, for example, as rigid planar elements (not shown) that are set to be non-deformable.

さらに、工程S52では、境界条件として入力された内圧条件に相当する等分布荷重wに基づいて、タイヤモデル12の変形が計算される。これにより、工程S52では、内圧充填後のタイヤモデル12が計算される。 Furthermore, in step S52, the deformation of the tire model 12 is calculated based on the uniformly distributed load w corresponding to the internal pressure condition input as the boundary condition. Thereby, in step S52, the tire model 12 after being filled with internal pressure is calculated.

タイヤモデル12の変形計算は、各要素F(i)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、前記各種の条件を当てはめて運動方程式が作成され、これらを微小時間(単位時間Tx(x=0、1、…))ごとにタイヤモデル12の変形計算が行われる。このようなタイヤモデル12の変形計算は、例えば、Dassault Systems社製のAbaqus、LSTC社製のLS-DYNA、又は、MSC社製のNASTRAN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。なお、単位時間Txについては、求められるシミュレーション精度によって、適宜設定することができる。 In calculating the deformation of the tire model 12, a mass matrix, a stiffness matrix, and a damping matrix of each element F(i) are created based on the shape and material properties of each element F(i). Furthermore, each of these matrices are combined to create the overall system matrix. Then, an equation of motion is created by applying the various conditions described above, and a deformation calculation of the tire model 12 is performed using these equations at every minute time (unit time Tx (x=0, 1, . . . )). Such a deformation calculation of the tire model 12 can be performed using commercially available finite element analysis application software such as Abaqus manufactured by Dassault Systems, LS-DYNA manufactured by LSTC, or NASTRAN manufactured by MSC. Note that the unit time Tx can be set as appropriate depending on the required simulation accuracy.

次に、本実施形態の第1物理量計算工程S5では、コンピュータ1が、荷重条件が定義されたタイヤモデル12を計算する(工程S53)。工程S53では、先ず、図4に示されるように、内圧充填後のタイヤモデル12と路面モデル17との接触が設定される。次に、工程S53では、タイヤモデル12の回転軸12sに、境界条件として入力された荷重条件(荷重L)が設定される。これにより、工程S53では、荷重条件が負荷されて変形したタイヤモデル12が計算される。 Next, in the first physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the computer 1 calculates the tire model 12 in which the load conditions are defined (step S53). In step S53, first, as shown in FIG. 4, contact between the tire model 12 after internal pressure filling and the road surface model 17 is set. Next, in step S53, a load condition (load L) input as a boundary condition is set on the rotating shaft 12s of the tire model 12. Thereby, in step S53, the tire model 12 deformed under the load conditions is calculated.

次に、本実施形態の第1物理量計算工程S5では、コンピュータ1が、予め定められた走行速度Vに基づいて、路面モデル17上を回転(転動)するタイヤモデル12を計算する(工程S54)。工程S54では、境界条件として入力された角速度Vaが、タイヤモデル12の回転軸12sに定義される。さらに、境界条件として入力された並進速度Vbが、路面モデル17に定義される。これにより、工程S54では、路面モデル17上を、走行速度Vで回転(転動)するタイヤモデル12を、単位時間Tx毎に計算することができる。 Next, in the first physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the computer 1 calculates the tire model 12 rotating (rolling) on the road surface model 17 based on the predetermined running speed V (step S54 ). In step S54, the angular velocity Va input as a boundary condition is defined on the rotation axis 12s of the tire model 12. Furthermore, the translational speed Vb input as a boundary condition is defined in the road surface model 17. Thereby, in step S54, the tire model 12 rotating (rolling) on the road surface model 17 at the traveling speed V can be calculated for each unit time Tx.

工程S54では、タイヤモデル12の回転計算(転動計算)によって、タイヤモデル12の変形が計算される。さらに、工程S54では、単位時間Tx毎に、タイヤモデル12の要素F(i)の物理量(例えば、摩耗エネルギー等)が計算される。これらの物理量は、コンピュータ1に記憶される。 In step S54, the deformation of the tire model 12 is calculated by rotation calculation (rolling calculation) of the tire model 12. Furthermore, in step S54, the physical quantity (for example, wear energy, etc.) of the element F(i) of the tire model 12 is calculated for each unit time Tx. These physical quantities are stored in the computer 1.

次に、本実施形態の第1物理量計算工程S5では、コンピュータ1に、タイヤモデル12の表面13の節点15(図5に示す)の座標データが入力される(工程S55)。本実施形態において、座標データが入力されるタイヤモデル12の表面13としては、タイヤモデル12のトレッド部12aからサイドウォール部12bを経てビード部12cに連続する外表面である。このような節点15の座標データは、タイヤモデル12の表面13及び凹部14を含む回転中(転動中)のタイヤモデル12の表面13の形状を、単位時間Tx毎に特定するのに役立つ。座標データは、コンピュータ1に記憶される。 Next, in the first physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, coordinate data of the node 15 (shown in FIG. 5) on the surface 13 of the tire model 12 is input to the computer 1 (step S55). In this embodiment, the surface 13 of the tire model 12 into which the coordinate data is input is the outer surface continuous from the tread portion 12a of the tire model 12 to the bead portion 12c via the sidewall portion 12b. Such coordinate data of the node 15 is useful for specifying the shape of the surface 13 of the tire model 12 during rotation (rolling), including the surface 13 and the recess 14, for each unit time Tx. The coordinate data is stored in the computer 1.

次に、本実施形態の第1物理量計算工程S5では、コンピュータ1が、予め定められた終了時間が経過したか否かを判断する(工程S56)。終了時間としては、例えば、タイヤモデル12の取得すべき物理量や、後述の第2物理量計算工程S6での流体モデル22の取得すべき物理量に応じて、適宜設定することができる。 Next, in the first physical quantity calculation step S5 of the present embodiment, the computer 1 determines whether a predetermined end time has elapsed (step S56). The end time can be set as appropriate, for example, depending on the physical quantity to be acquired by the tire model 12 or the physical quantity to be acquired by the fluid model 22 in the second physical quantity calculation step S6, which will be described later.

工程S56において、終了時間が経過したと判断された場合(工程S56で、「Y」)、次の第2物理量計算工程S6(図3に示す)が実施される。他方、工程S56において、終了時間が経過していないと判断された場合(工程S56で、「N」)、単位時間Txを一つ進めて(工程S57)、工程S54~工程S56が再度実施される。これにより、第1物理量計算工程S5では、回転開始から回転終了までのタイヤモデル12の座標データを、単位時間Tx毎の時系列データとして取得することができる。 In step S56, if it is determined that the end time has elapsed ("Y" in step S56), the next second physical quantity calculation step S6 (shown in FIG. 3) is performed. On the other hand, if it is determined in step S56 that the end time has not elapsed ("N" in step S56), the unit time Tx is advanced by one (step S57), and steps S54 to S56 are performed again. Ru. Thereby, in the first physical quantity calculation step S5, the coordinate data of the tire model 12 from the start of rotation to the end of rotation can be acquired as time series data for each unit time Tx.

次に、本実施形態の方法では、図6に示されるように、コンピュータ1が、タイヤモデル12を回転させて、流体モデル22の要素J(i)(図10に示す)の物理量を計算する(第2物理量計算工程S6)。第2物理量計算工程S6では、タイヤモデル12、背景モデル21、及び、流体モデル22を用いて、流体モデル22の物理量が計算される。第2物理量計算工程S6の一連の処理は、例えば、CD-adapco社製のSTAR-CD、又は、ANSYS社のFLUNETなどの市販の流体解析用のアプリケーションソフトを用いて行うことができる。図13は、第2物理量計算工程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 method of this embodiment, as shown in FIG. 6, the computer 1 rotates the tire model 12 and calculates the physical quantity of the element J(i) (shown in FIG. 10) of the fluid model 22. (Second physical quantity calculation step S6). In the second physical quantity calculation step S6, physical quantities of the fluid model 22 are calculated using the tire model 12, the background model 21, and the fluid model 22. The series of processes in the second physical quantity calculation step S6 can be performed using, for example, commercially available application software for fluid analysis such as STAR-CD manufactured by CD-adapco or FLUNET manufactured by ANSYS. FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the processing procedure of the second physical quantity calculation step S6.

本実施形態の第2物理量計算工程S6では、先ず、図6に示されるように、流体モデル22(図8に示す)及び背景モデル21(図9に示す)が互いに重ねられる(工程S61)。工程S61では、先ず、図8に示されるように、背景モデル21に、タイヤモデル12を配置する。本実施形態では、背景モデル21の第1境界面31に、タイヤモデル12の表面13を接触させている。さらに、本実施形態では、背景モデル21の第3境界面33に、タイヤモデル12の表面13を接触させている。上述したように、背景モデル21の第3境界面33には、タイヤモデル12の表面13に対して相対移動可能に条件付けられているため、図6に示されるように、タイヤモデル12を背景モデル21に対して回転させることができる。 In the second physical quantity calculation step S6 of this embodiment, first, as shown in FIG. 6, the fluid model 22 (shown in FIG. 8) and the background model 21 (shown in FIG. 9) are superimposed on each other (step S61). In step S61, first, as shown in FIG. 8, the tire model 12 is placed on the background model 21. In this embodiment, the surface 13 of the tire model 12 is brought into contact with the first boundary surface 31 of the background model 21 . Furthermore, in this embodiment, the third boundary surface 33 of the background model 21 is brought into contact with the surface 13 of the tire model 12. As described above, the third boundary surface 33 of the background model 21 is conditioned to be movable relative to the surface 13 of the tire model 12, so as shown in FIG. 21.

次に、工程S61では、図6に示されるように、背景モデル21に、流体モデル22を配置する。本実施形態では、タイヤモデル12の表面13に、流体モデル22の内壁面29iを接触させている。図10に示した流体モデル22の要素J(i)は、オーバーセットメッシュとして(キメラメッシュ)として定義されているため、図6に示されるように、流体モデル22と背景モデル21との重なり(重複)が許容される。 Next, in step S61, the fluid model 22 is placed on the background model 21, as shown in FIG. In this embodiment, the inner wall surface 29i of the fluid model 22 is brought into contact with the surface 13 of the tire model 12. Element J(i) of the fluid model 22 shown in FIG. 10 is defined as an overset mesh (chimera mesh), so as shown in FIG. duplicates) are allowed.

上述したように、流体モデル22は、タイヤモデル12と一体で回転するように関連付けられている。したがって、第2物理量計算工程S6では、図6に示されるように、後述の工程S63において、タイヤモデル12とともに、流体モデル22を回転させることができる。 As mentioned above, the fluid model 22 is associated with the tire model 12 so as to rotate therewith. Therefore, in the second physical quantity calculation step S6, as shown in FIG. 6, the fluid model 22 can be rotated together with the tire model 12 in step S63, which will be described later.

本実施形態では、タイヤモデル12を、背景モデル21の第1境界面31に接触させている。このため、流体モデル22には、背景モデル21からはみ出す領域(以下、単に「はみ出す領域」ということがある。)T7が含まれている。上述したように、タイヤモデル12が接触する第1境界面31は、路面モデル17(図4に示す)に基づいて設定されている。このため、流体モデル22のはみ出す領域T7は、タイヤ2(図2に示す)が転動する路面(図示省略)の内部の領域に相当し、実際には、タイヤ2の周辺の流体(空気)が存在していない。このため、後述の流体モデル22の物理量を計算する工程S64では、はみ出す領域T7を、流体モデル22の各要素J(i)の物理量の計算対象から除くのが望ましい。これにより、本実施形態の方法では、例えば、はみ出す領域T7が形成されないように、複雑な形状の流体モデル22を定義したり、タイヤモデル12と第1境界面31との間で厚さW1を部分的に小さくなる流体モデル22を定義したりする必要がない。したがって、本実施形態の方法では、回転するタイヤ2の周辺の流体(流体モデル22)を、簡単に定義することができる。 In this embodiment, the tire model 12 is brought into contact with the first boundary surface 31 of the background model 21. Therefore, the fluid model 22 includes a region T7 that protrudes from the background model 21 (hereinafter sometimes simply referred to as a "protruding region"). As described above, the first boundary surface 31 with which the tire model 12 comes into contact is set based on the road surface model 17 (shown in FIG. 4). Therefore, the protruding region T7 of the fluid model 22 corresponds to the region inside the road surface (not shown) on which the tire 2 (shown in FIG. 2) rolls, and in reality, the fluid (air) around the tire 2 does not exist. Therefore, in step S64 of calculating the physical quantities of the fluid model 22, which will be described later, it is desirable to exclude the protruding region T7 from the object of calculating the physical quantities of each element J(i) of the fluid model 22. As a result, in the method of the present embodiment, for example, the fluid model 22 with a complicated shape is defined so that the protruding region T7 is not formed, and the thickness W1 is adjusted between the tire model 12 and the first boundary surface 31. There is no need to define a fluid model 22 that is partially small. Therefore, in the method of this embodiment, the fluid (fluid model 22) around the rotating tire 2 can be easily defined.

次に、本実施形態の第2物理量計算工程S6では、回転するタイヤモデル12の表面13の形状が取得される(工程S62)。取得されるタイヤモデル12の表面13の形状は、後述の工程S63において、タイヤモデル12を回転させるのに用いられる。 Next, in the second physical quantity calculation step S6 of this embodiment, the shape of the surface 13 of the rotating tire model 12 is acquired (step S62). The acquired shape of the surface 13 of the tire model 12 is used to rotate the tire model 12 in step S63, which will be described later.

工程S62では、先ず、第1物理量計算工程S5(図12に示す)で入力された座標データに基づいて、単位時間Txにおけるタイヤモデル12の表面13の形状が取得される。工程S62では、後述の工程S65での終了判定が満たされるまで繰り返し実施されることにより、タイヤモデル12の回転開始から回転終了までの間、回転するタイヤモデル12の表面13の形状が、単位時間Txごとに取得される。 In step S62, first, the shape of the surface 13 of the tire model 12 in unit time Tx is acquired based on the coordinate data input in the first physical quantity calculation step S5 (shown in FIG. 12). In step S62, the shape of the surface 13 of the rotating tire model 12 changes over a unit time from the start of rotation to the end of rotation of the tire model 12 by repeatedly performing the process until the end determination in step S65 described below is satisfied. Obtained for each Tx.

次に、本実施形態の第2物理量計算工程S6では、タイヤモデル12を背景モデル21内で回転させる(工程S63)。工程S63では、流体モデル22及び背景モデル21が互いに重ねられた状態で、タイヤモデル12を背景モデル21内で回転させている。 Next, in the second physical quantity calculation step S6 of this embodiment, the tire model 12 is rotated within the background model 21 (step S63). In step S63, the tire model 12 is rotated within the background model 21 with the fluid model 22 and the background model 21 superimposed on each other.

本実施形態では、工程S62で特定されたタイヤモデル12の表面13の形状に基づいて、タイヤモデル12の回転を計算している。工程S63では、背景モデル21内において、工程S62で特定されたタイヤモデル12の表面13の形状に一致するように、タイヤモデル12をタイヤ周方向に移動させる。これにより、第2物理量計算工程S6では、路面モデル17上を回転(転動)するタイヤモデル12を計算しなくても、単位時間Tx後の回転(転動)したタイヤモデル12を計算できるため、第2物理量計算工程S6での計算(流体モデル22の物理量の計算)が複雑になるのを防ぐことができる。 In this embodiment, the rotation of the tire model 12 is calculated based on the shape of the surface 13 of the tire model 12 specified in step S62. In step S63, the tire model 12 is moved in the tire circumferential direction within the background model 21 so as to match the shape of the surface 13 of the tire model 12 identified in step S62. As a result, in the second physical quantity calculation step S6, the tire model 12 rotated (rolling) after the unit time Tx can be calculated without calculating the tire model 12 rotating (rolling) on the road surface model 17. , it is possible to prevent the calculation in the second physical quantity calculation step S6 (calculation of the physical quantity of the fluid model 22) from becoming complicated.

上述したように、流体モデル22は、タイヤモデル12と一体で回転するように関連付けられている。このため、工程S63では、背景モデル21内において、タイヤモデル12とともに流体モデル22を回転させることができる。これにより、本実施形態では、流体モデル22の第1モデル部34(主溝モデル部34A及び横溝モデル部34B)を、タイヤモデル12の凹部14(主溝14A及び横溝14B)の中に位置させることができる。 As mentioned above, the fluid model 22 is associated with the tire model 12 so as to rotate therewith. Therefore, in step S63, the fluid model 22 can be rotated together with the tire model 12 within the background model 21. Accordingly, in this embodiment, the first model part 34 (main groove model part 34A and lateral groove model part 34B) of the fluid model 22 is positioned in the recessed part 14 (main groove 14A and lateral groove 14B) of the tire model 12. be able to.

このように、本実施形態の方法では、上記特許文献1の方法のように、タイヤモデル12の回転に合わせて、複数の溝内領域(図9及び図10に示した第1モデル部34に相当)をそれぞれ、タイヤ周方向にそれぞれ移動させる必要がない。したがって、本実施形態の方法では、回転するタイヤ2の周辺の流体を、簡単に定義することができる。 As described above, in the method of the present embodiment, as in the method of Patent Document 1, a plurality of in-groove regions (the first model portion 34 shown in FIGS. 9 and 10) are There is no need to move the corresponding parts in the circumferential direction of the tire. Therefore, with the method of this embodiment, the fluid around the rotating tire 2 can be easily defined.

さらに、本実施形態の方法では、背景モデル21と流体モデル22とが独立して定義されているため、タイヤモデル12の回転に合わせて、背景モデル21を再定義(例えば、リメッシュや、変形計算)する必要がない。したがって、本実施形態の方法は、回転するタイヤ2の周辺の流体を、短時間で定義することができる。 Furthermore, in the method of this embodiment, since the background model 21 and the fluid model 22 are defined independently, the background model 21 is redefined (for example, by remeshing, deformation calculation, etc.) according to the rotation of the tire model 12. ) There is no need to do so. Therefore, the method of this embodiment can define the fluid around the rotating tire 2 in a short time.

また、本実施形態の方法では、流体モデル22及び背景モデル21が互いに重ねられているため、タイヤモデル12と背景モデル21との間で、流体モデル22の要素J(i)が潰れることもない。したがって、本実施形態の方法は、要素潰れによる異常終了を防ぐことができるため、後述の工程S64において、流体モデル22の物理量を安定して計算することができる。 Furthermore, in the method of this embodiment, since the fluid model 22 and the background model 21 are superimposed on each other, the element J(i) of the fluid model 22 is not crushed between the tire model 12 and the background model 21. . Therefore, since the method of this embodiment can prevent abnormal termination due to element collapse, it is possible to stably calculate the physical quantities of the fluid model 22 in step S64, which will be described later.

なお、図6に示したタイヤモデル12の表面13や凹部14が、タイヤモデル12の回転(転動)によって変形する場合には、図10に示した流体モデル22の第1モデル部34及び第2モデル部35の各要素J(i)を変形させるのが望ましい。これにより、本実施形態では、第1モデル部34及び第2モデル部35の形状を、タイヤモデル12の表面13や凹部14の形状に一致させることができる。 In addition, when the surface 13 and the recessed part 14 of the tire model 12 shown in FIG. It is desirable to deform each element J(i) of the 2-model portion 35. Thereby, in this embodiment, the shapes of the first model part 34 and the second model part 35 can be made to match the shapes of the surface 13 and the recess 14 of the tire model 12.

各要素J(i)の変形方法については、適宜選択することができる。各要素J(i)の変形方法としては、例えば、その節点27の移動によって変形させる所謂モーフィングを採用することができる。モーフィングは、上記した有限要素解析アプリケーションソフトを用いることで、容易に実施することができる。 The method of deforming each element J(i) can be selected as appropriate. As a method of deforming each element J(i), for example, so-called morphing, in which the element J(i) is deformed by moving its node 27, can be adopted. Morphing can be easily performed using the above-mentioned finite element analysis application software.

本実施形態では、流体モデル22を、タイヤモデル12と一体でタイヤ周方向に移動させる態様が例示されたが、このような態様に限定されない。例えば、回転後のタイヤモデル12の表面13及び凹部14の形状、並びに、厚さW1(図9に示す)に基づいて、流体モデル22を再度定義(リメッシュ)することで、タイヤモデル12と一体で回転する流体モデル22が定義されてもよい。これにより、このような方法では、流体モデル22の移動や、流体モデル22の第1モデル部34及び第2モデル部35の各要素J(i)の変形計算を必要としないため、流体モデル22を簡単に定義することができる。 In the present embodiment, a mode in which the fluid model 22 is moved integrally with the tire model 12 in the tire circumferential direction is exemplified, but the present invention is not limited to such a mode. For example, by redefining (remeshing) the fluid model 22 based on the shapes of the surface 13 and recesses 14 of the tire model 12 after rotation, and the thickness W1 (shown in FIG. 9), the fluid model 22 is integrated with the tire model 12. A fluid model 22 may be defined that rotates at . As a result, this method does not require movement of the fluid model 22 or calculation of deformation of each element J(i) of the first model section 34 and second model section 35 of the fluid model 22. can be easily defined.

次に、本実施形態の第2物理量計算工程S6では、図10に示す流体モデル22の各要素J(i)の物理量が計算される(工程S64)。工程S64では、上記特許文献1のシミュレーション方法と同様に、予め設定された少なくとも一つの観測点(図示省略)において、流体モデル22の各要素J(i)の物理量が計算される。 Next, in the second physical quantity calculation step S6 of this embodiment, the physical quantities of each element J(i) of the fluid model 22 shown in FIG. 10 are calculated (step S64). In step S64, the physical quantity of each element J(i) of the fluid model 22 is calculated at at least one observation point (not shown) set in advance, similarly to the simulation method of Patent Document 1 above.

工程S64では、図10に示した流体モデル22の各要素J(i)の物理量、及び、図8に示した背景モデル21の各要素H(i)の物理量がそれぞれ計算される。本実施形態のように、流体が空気として定義される場合には、流体(空気)の運動が、例えばナビエ・ストークスの式によって表される。このナビエ・ストークスの式は、例えばコンピュータ1で計算可能な近似式に変換して計算されることにより、空気の運動、即ち、流体モデル22の各要素J(i)、及び、背景モデル21の各要素H(i)での圧力及び速度などが計算される。流体モデル22の各要素J(i)、及び、背景モデル21の各要素H(i)の物理量の計算は、上記の流体解析用のアプリケーションソフトを用いて計算できる。 In step S64, the physical quantities of each element J(i) of the fluid model 22 shown in FIG. 10 and the physical quantities of each element H(i) of the background model 21 shown in FIG. 8 are calculated. When the fluid is defined as air as in this embodiment, the motion of the fluid (air) is expressed by, for example, the Navier-Stokes equation. This Navier-Stokes equation is calculated by converting it into an approximate equation that can be calculated by the computer 1, for example, to calculate the motion of the air, that is, each element J(i) of the fluid model 22, and the background model 21. The pressure, velocity, etc. at each element H(i) are calculated. The physical quantities of each element J(i) of the fluid model 22 and each element H(i) of the background model 21 can be calculated using the above fluid analysis application software.

流体モデル22の各要素J(i)では、タイヤモデル12の回転の影響を受けたタイヤモデル周辺の流体(空気)の流れが計算される。本実施形態では、はみ出す領域T7を、流体モデル22の各要素J(i)の物理量の計算対象から除いている。これにより、第2物理量計算工程S6では、実際のタイヤ2の回転時に流体が存在しないような領域(即ち、タイヤ2が転動する路面(図示省略)の内部の領域)において、物理量が計算されるのを防ぐことができる。 In each element J(i) of the fluid model 22, the flow of fluid (air) around the tire model affected by the rotation of the tire model 12 is calculated. In this embodiment, the protruding region T7 is excluded from the calculation target of the physical quantity of each element J(i) of the fluid model 22. As a result, in the second physical quantity calculation step S6, physical quantities are calculated in a region where no fluid exists during actual rotation of the tire 2 (i.e., a region inside the road surface (not shown) on which the tire 2 rolls). You can prevent this from happening.

一方、背景モデル21の各要素H(i)では、タイヤモデル12の回転の影響を受けることなく、タイヤ2の走行速度に近似する速度を持った空気の流入のみが計算される。 On the other hand, in each element H(i) of the background model 21, only the inflow of air having a speed approximate to the running speed of the tire 2 is calculated without being affected by the rotation of the tire model 12.

図6に示されるように、流体モデル22と背景モデル21とが重なる領域(以下、単に「重複領域」ということがある。)T8では、流体モデル22及び背景モデル21の互いの物理量に基づいて、流体モデル22の各要素J(i)の物理量が計算される。重複領域T8では、流体モデル22の物理量と、背景モデル21の物理量との関連付け(データマッピング)が行われる。これにより、工程S64では、背景モデル21に対する流体モデル22の挙動を整合させることができる。 As shown in FIG. 6, in a region T8 where the fluid model 22 and the background model 21 overlap (hereinafter sometimes simply referred to as an "overlapping region"), based on the mutual physical quantities of the fluid model 22 and the background model 21, , the physical quantities of each element J(i) of the fluid model 22 are calculated. In the overlapping region T8, the physical quantities of the fluid model 22 and the physical quantities of the background model 21 are associated (data mapping). Thereby, in step S64, the behavior of the fluid model 22 with respect to the background model 21 can be matched.

このように、本実施形態の方法では、流体モデル22及び背景モデル21の互いの物理量を考慮して、流体モデル22の物理量が計算されるため、回転するタイヤ2がその周辺の流体(図示省略)に及ぼす影響を、精度よく計算することができる。さらに、本実施形態の方法では、回転するタイヤ2がその周辺の流体に及ぼす影響の計算範囲が、タイヤ2の表面3から所定の厚さW1(図9に示す)で定義された流体モデル22に限定されるため、計算時間を短縮することができる。 As described above, in the method of the present embodiment, the physical quantities of the fluid model 22 are calculated taking into account the physical quantities of the fluid model 22 and the background model 21, so that the rotating tire 2 is ) can be calculated with high accuracy. Furthermore, in the method of the present embodiment, the calculation range of the influence of the rotating tire 2 on the surrounding fluid is determined by the fluid model 22 defined by a predetermined thickness W1 (shown in FIG. 9) from the surface 3 of the tire 2. Since the calculation time is limited to , the calculation time can be shortened.

流体モデル22の物理量としては、例えば、空気の圧力変動、流速、又は、任意の時刻における流体モデル22の各部の空気圧力分布などが含まれる。本実施形態では、タイヤモデル12の主溝14Aに設けられた主溝モデル部34A(図11に示す)の回転により、図2に示したタイヤ2の主溝10A(図2に示す)に形成される気柱管に起因するレゾナンスノイズを再現した物理量が計算される。また、タイヤモデル12の主溝14A及び横溝14Bに設けられた主溝モデル部34A及び横溝モデル部34B(図9に示す)により、ポンピングノイズを再現した物理量を計算することができる。流体モデル22の物理量は、コンピュータ1に記憶される。 The physical quantities of the fluid model 22 include, for example, air pressure fluctuations, flow velocity, or air pressure distribution in each part of the fluid model 22 at any given time. In this embodiment, the main groove 10A (shown in FIG. 2) of the tire 2 shown in FIG. A physical quantity that reproduces the resonance noise caused by the air column is calculated. Moreover, the physical quantity that reproduces the pumping noise can be calculated using the main groove model part 34A and the lateral groove model part 34B (shown in FIG. 9) provided in the main groove 14A and the lateral groove 14B of the tire model 12. The physical quantities of the fluid model 22 are stored in the computer 1.

次に、本実施形態の第2物理量計算工程S6では、全ての(第1物理量計算工程S5の回転開始から回転終了までの)タイヤモデル12の表面13の形状が取得されたか否かが判断される(工程S65)。工程S65において、第1物理量計算工程S5の回転開始から回転終了まで、タイヤモデル12の表面13の形状が取得されたと判断された場合(工程S65で、「Y」)、第2物理量計算工程S6の一連の処理が終了する。他方、工程S65において、回転開始から回転終了まで、タイヤモデル12の表面13の形状が取得されていないと判断された場合、次の単位時間Txのタイヤモデル12の表面13の形状が取得され(工程S62)、かつ、工程S63~S65が再度実施される。これにより、第2物理量計算工程S6では、タイヤモデル12を回転開始から回転終了まで単位時間Tx毎に回転させて、流体モデル22の物理量を計算することができる。 Next, in the second physical quantity calculation step S6 of the present embodiment, it is determined whether all the shapes of the surface 13 of the tire model 12 (from the start of rotation to the end of rotation in the first physical quantity calculation step S5) have been acquired. (Step S65). In step S65, if it is determined that the shape of the surface 13 of the tire model 12 has been acquired from the start of rotation to the end of rotation in the first physical quantity calculation step S5 ("Y" in step S65), the second physical quantity calculation step S6 The series of processing ends. On the other hand, in step S65, if it is determined that the shape of the surface 13 of the tire model 12 has not been acquired from the start of rotation to the end of rotation, the shape of the surface 13 of the tire model 12 for the next unit time Tx is acquired ( Step S62) and steps S63 to S65 are performed again. Thereby, in the second physical quantity calculation step S6, the physical quantities of the fluid model 22 can be calculated by rotating the tire model 12 every unit time Tx from the start of rotation to the end of rotation.

次に、本実施形態の方法は、流体モデル22の要素J(i)(図10に示す)の物理量が許容範囲内であるか否かが判断される(工程S7)。流体モデル22の物理量の許容範囲については、タイヤ2(図2に示す)に求められる性能(例えば、空力性能やノイズ性能など)に応じて適宜設定することができる。 Next, in the method of this embodiment, it is determined whether the physical quantity of element J(i) (shown in FIG. 10) of the fluid model 22 is within an allowable range (step S7). The allowable range of the physical quantities of the fluid model 22 can be set as appropriate depending on the performance (for example, aerodynamic performance, noise performance, etc.) required of the tire 2 (shown in FIG. 2).

工程S7において、流体モデル22の要素J(i)(図10に示す)の物理量が許容範囲内である場合(工程S7において、「Y」)、タイヤモデル12に基づいて、タイヤ2(図2に示す)が製造される(工程S8)。他方、工程S7において、流体モデル22の物理量が許容範囲外である場合(工程S7において、「N」)、タイヤ2の設計因子を変更して(工程S9)、工程S1~工程S7が再度実施される。したがって、本実施形態の方法では、流体モデル22の物理量が許容範囲内なるまで、タイヤ2の設計因子が変更されるため、高い性能を有するタイヤを効率良く設計することができる。 In step S7, if the physical quantity of element J(i) (shown in FIG. 10) of the fluid model 22 is within the allowable range ("Y" in step S7), the tire 2 (see FIG. ) is manufactured (step S8). On the other hand, in step S7, if the physical quantity of the fluid model 22 is outside the allowable range ("N" in step S7), the design factors of the tire 2 are changed (step S9), and steps S1 to S7 are performed again. be done. Therefore, in the method of the present embodiment, the design factors of the tire 2 are changed until the physical quantities of the fluid model 22 fall within the allowable range, so that a tire with high performance can be efficiently designed.

本実施形態の方法では、図6に示されるように、流体モデル22及び背景モデル21が互いに重ねられた状態で、タイヤモデル12を背景モデル内で回転させたが、このような態様に限定されない。流体モデル22は、背景モデル21の内部に、背景モデル21に重ねられることなく配置されてもよい。 In the method of this embodiment, as shown in FIG. 6, the tire model 12 is rotated within the background model with the fluid model 22 and the background model 21 superimposed on each other, but the method is not limited to this. . The fluid model 22 may be placed inside the background model 21 without being superimposed on the background model 21.

図14は、本発明の他の実施形態のタイヤモデル12、背景モデル21及び流体モデル22の一例を示す断面図である。図15は、本発明の他の実施形態のタイヤモデル12及び背景モデル21の断面図である。図14では、タイヤモデル12、背景モデル21、及び、流体モデル22の各要素を省略し、タイヤモデル12、及び、流体モデル22のはみ出す領域T7を色付けして示している。また、図15では、タイヤモデル12、及び、背景モデル21の各要素を省略し、タイヤモデル12及び背景モデル21に色付けして示している。なお、この実施形態において、前実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略することがある。 FIG. 14 is a sectional view showing an example of a tire model 12, a background model 21, and a fluid model 22 according to another embodiment of the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view of a tire model 12 and a background model 21 according to another embodiment of the present invention. In FIG. 14, each element of the tire model 12, background model 21, and fluid model 22 is omitted, and the region T7 where the tire model 12 and fluid model 22 protrude is shown in color. Moreover, in FIG. 15, each element of the tire model 12 and the background model 21 is omitted, and the tire model 12 and the background model 21 are shown in colors. Note that in this embodiment, the same components as those in the previous embodiment are given the same reference numerals, and the explanation may be omitted.

この実施形態の背景モデル21を入力する工程S3(図3に示す)において、背景モデル21の第3境界面33は、流体モデル22の第2境界面32を嵌め込み可能なように、第2境界面32と一致するように設定されている。第3境界面33には、第2境界面32に対して相対移動可能に条件付けられている(例えば、スライディングサーフェース等の境界条件)。これにより、流体モデル22は、背景モデル21に対して、回転することができる。 In step S3 (shown in FIG. 3) of inputting the background model 21 of this embodiment, the third boundary surface 33 of the background model 21 is set to the second boundary surface so that the second boundary surface 32 of the fluid model 22 can be fitted into the third boundary surface 33 of the background model 21. It is set to match the surface 32. The third boundary surface 33 is conditioned to be movable relative to the second boundary surface 32 (for example, a boundary condition such as a sliding surface). This allows the fluid model 22 to rotate with respect to the background model 21.

図16は、本発明の他の実施形態の第2物理量計算工程S6の処理手順の一例を示すフローチャートである。この実施形態の第2物理量計算工程S6では、図14に示されるように、先ず、背景モデル21の内部に、流体モデル22が配置される(工程S67)。工程S67では、前実施形態の方法とは異なり、背景モデル21に重ねられることなく、背景モデル21の内部に、流体モデル22を配置している。 FIG. 16 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the second physical quantity calculation step S6 according to another embodiment of the present invention. In the second physical quantity calculation step S6 of this embodiment, as shown in FIG. 14, first, the fluid model 22 is placed inside the background model 21 (step S67). In step S67, unlike the method of the previous embodiment, the fluid model 22 is placed inside the background model 21 without being superimposed on the background model 21.

この実施形態の工程S67では、先ず、前実施形態の工程S61と同様に、図15に示されるように、背景モデル21に、タイヤモデル12を配置する。次に、工程S67では、図14に示されるように、背景モデル21に、流体モデル22を配置する。この実施形態では、流体モデル22の第2境界面32と、背景モデル21の第3境界面33とを接触させている。 In step S67 of this embodiment, first, as in step S61 of the previous embodiment, the tire model 12 is placed on the background model 21, as shown in FIG. Next, in step S67, the fluid model 22 is placed on the background model 21, as shown in FIG. In this embodiment, the second boundary surface 32 of the fluid model 22 and the third boundary surface 33 of the background model 21 are brought into contact.

この実施形態の第2物理量計算工程S6の回転させる工程S63では、流体モデル22の第2境界面32と、背景モデル21の第3境界面33とを接触させた状態で、タイヤモデル12及び流体モデル22を、背景モデル21内で回転させている。タイヤモデル12及び流体モデル22の回転は、前実施形態と同一の手順に基づいて計算される。 In the rotating step S63 of the second physical quantity calculation step S6 of this embodiment, the tire model 12 and the fluid The model 22 is rotated within the background model 21. The rotations of the tire model 12 and fluid model 22 are calculated based on the same procedure as in the previous embodiment.

この実施形態の方法では、前実施形態の方法と同様に、回転するタイヤ2の周辺の流体を、簡単に定義することができる。さらに、この実施形態の方法では、前実施形態の方法と同様に、タイヤモデル12の回転に合わせて、背景モデル21を再定義(例えば、リメッシュや、変形計算)する必要がないため、回転するタイヤ2の周辺の流体(流体モデル22)を、短時間で定義することができる。 With the method of this embodiment, the fluid around the rotating tire 2 can be easily defined, similar to the method of the previous embodiment. Furthermore, in the method of this embodiment, as in the method of the previous embodiment, there is no need to redefine the background model 21 (for example, remeshing or deformation calculation) in accordance with the rotation of the tire model 12. The fluid around the tire 2 (fluid model 22) can be defined in a short time.

この実施形態の第2物理量計算工程S6において、流体モデル22の物理量を計算する工程S64では、第2境界面32と第3境界面33とが接触する領域(以下、単に「接触領域」ということがある。)T9において、流体モデル22及び背景モデル21の互いの物理量に基づいて、流体モデル22の各要素J(i)の物理量が計算される。接触領域T9では、流体モデル22の物理量と、背景モデル21の物理量との関連付け(データマッピング)が行われる。これにより、工程S64では、背景モデル21に対する流体モデル22の挙動を整合させることができる。 In the second physical quantity calculation step S6 of this embodiment, in the step S64 of calculating the physical quantity of the fluid model 22, the area where the second boundary surface 32 and the third boundary surface 33 contact (hereinafter simply referred to as "contact area") ) At T9, the physical quantities of each element J(i) of the fluid model 22 are calculated based on the physical quantities of the fluid model 22 and the background model 21. In the contact region T9, the physical quantities of the fluid model 22 and the physical quantities of the background model 21 are associated (data mapping). Thereby, in step S64, the behavior of the fluid model 22 with respect to the background model 21 can be matched.

このように、この実施形態の方法では、前実施形態の方法と同様に、流体モデル22及び背景モデル21の互いの物理量を考慮して、流体モデル22の物理量が計算されるため、回転するタイヤ2がその周辺の流体(図示省略)に及ぼす影響を、精度よく計算することができる。さらに、この実施形態では、前実施形態に比べて、流体モデル22の物理量と、背景モデル21の物理量との関連付け(データマッピング)が、接触領域T9に限定されるため、計算時間を短縮することができる。 As described above, in the method of this embodiment, as in the method of the previous embodiment, the physical quantities of the fluid model 22 are calculated taking into account the physical quantities of the fluid model 22 and the background model 21, so that the rotating tire 2 on the surrounding fluid (not shown) can be calculated with high accuracy. Furthermore, in this embodiment, compared to the previous embodiment, the association (data mapping) between the physical quantities of the fluid model 22 and the physical quantities of the background model 21 is limited to the contact area T9, so that calculation time can be reduced. I can do it.

これまでの実施形態では、計算対象とする流体として、空気である場合が説明されたが、このような態様に限定されない。計算対象とする流体は、例えば、全体または一部分が液体(水)であってもよい。これにより、本発明の方法は、例えば、回転するタイヤが、路面の水膜に及ぼす影響(排水性能等)を計算することができる。さらに、計算対象とする流体には、例えば、全体または一部分が、雪、砂及び泥などであってもよい。これにより、雪などの軟弱な路面を走行するタイヤを解析することができる。 In the embodiments so far, a case has been described in which air is used as the fluid to be calculated, but the present invention is not limited to such an aspect. The fluid to be calculated may be entirely or partially liquid (water), for example. Thereby, the method of the present invention can calculate, for example, the influence (drainage performance, etc.) that a rotating tire has on a water film on a road surface. Furthermore, the fluid to be calculated may be, for example, wholly or partially snow, sand, mud, or the like. This makes it possible to analyze tires running on soft roads such as snow.

また、図13及び図16に示した第2物理量計算工程S6では、回転中のタイヤモデル12の表面13の形状を取得する工程S62を実施せずに、タイヤモデル12を単に回転させながら、流体モデル22の物理量が計算されてもよい。このような方法では、タイヤモデル12の変形計算を行う第1物理量計算工程S5(図3及び図12に示す)を省略することができるため、計算コストをさらに低減することができる。 In addition, in the second physical quantity calculation step S6 shown in FIGS. 13 and 16, the tire model 12 is simply rotated without performing the step S62 of acquiring the shape of the surface 13 of the rotating tire model 12. Physical quantities of the model 22 may be calculated. In such a method, the first physical quantity calculation step S5 (shown in FIGS. 3 and 12) for calculating the deformation of the tire model 12 can be omitted, so that calculation costs can be further reduced.

これまでの実施形態の方法では、流体(空気)の力によってタイヤ2が変形しないと仮定して、流体モデル22の物理量の計算(第2物理量計算工程S6)に先立ち、回転中のタイヤモデル12の表面13の座標データが予め取得された(第1物理量計算工程S5)が、このような態様に限定されない。例えば、回転中のタイヤモデル12の表面13の形状の計算と、流体モデル22の物理量の計算とが、単位時間Tx毎に同時に計算されてもよい。このような方法では、流体(例えば、水や雪など)などの力によって変形するタイヤモデル12を計算することが可能となるため、回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響の計算精度を、さらに高めることができる。 In the methods of the previous embodiments, it is assumed that the tire 2 is not deformed by the force of the fluid (air), and prior to calculating the physical quantities of the fluid model 22 (second physical quantity calculation step S6), the rotating tire model 12 is Although the coordinate data of the surface 13 of is acquired in advance (first physical quantity calculation step S5), the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the calculation of the shape of the surface 13 of the rotating tire model 12 and the calculation of the physical quantity of the fluid model 22 may be performed simultaneously every unit time Tx. With this method, it is possible to calculate the tire model 12 that is deformed by the force of fluid (for example, water, snow, etc.), so the accuracy of calculation of the influence that a rotating tire has on the surrounding fluid can be improved. It can be further increased.

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。 Although particularly preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and can be modified and implemented in various ways.

図3に示した処理手順にしたがって、回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響(ノイズ性能)が、コンピュータを用いて計算された(実施例1、実施例2)。実施例1及び実施例2では、タイヤの表面から厚さW1を有する流体モデルが定義された。この流体モデルは、タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられた。実施例1及び実施例2では、同一のタイヤモデルが用いられた。 According to the processing procedure shown in FIG. 3, the influence (noise performance) of a rotating tire on the surrounding fluid was calculated using a computer (Example 1, Example 2). In Examples 1 and 2, a fluid model having a thickness W1 from the tire surface was defined. This fluid model was linked to rotate integrally with the tire model. In Example 1 and Example 2, the same tire model was used.

実施例1では、図12及び図13に示した手順にしたがい、流体モデル及び背景モデルが互いに重ねられた状態で、タイヤモデルを背景モデル内で回転させる工程と、流体モデルと背景モデルとが重なる領域では、流体モデル及び背景モデルの互いの物理量に基づいて、流体モデルの要素の物理量を計算する工程とが実施された。 In Example 1, according to the steps shown in FIGS. 12 and 13, the step of rotating the tire model within the background model overlaps with the fluid model and the background model, with the fluid model and the background model superimposed on each other. In the region, a step of calculating the physical quantities of the elements of the fluid model based on the mutual physical quantities of the fluid model and the background model was performed.

一方、実施例2は、流体モデルの第2境界面を嵌め込み可能なように、第2境界面と一致する第3境界面を含む背景モデルが定義された。これにより、実施例2の流体モデルは、実施例1の流体モデルとは異なり、背景モデルの内部に、背景モデルに重ねられることなく配置された。そして、実施例2では、図12及び図16に示した手順にしたがい、流体モデルの第2境界面と背景モデルの第3境界面とを接触させた状態で、タイヤモデル及び流体モデルを、背景モデル内で回転させる工程と、第2境界面と第3境界面とが接触する領域では、流体モデル及び背景モデルの互いの物理量に基づいて、流体モデルの要素の物理量を計算する工程とが実施された。 On the other hand, in Example 2, a background model including a third boundary surface that coincides with the second boundary surface is defined so that the second boundary surface of the fluid model can be fitted. As a result, unlike the fluid model of Example 1, the fluid model of Example 2 was placed inside the background model without being superimposed on the background model. In Example 2, according to the procedure shown in FIGS. 12 and 16, the tire model and the fluid model are placed in the background with the second boundary surface of the fluid model and the third boundary surface of the background model in contact with each other. A step of rotating within the model, and a step of calculating physical quantities of elements of the fluid model based on mutual physical quantities of the fluid model and the background model in the region where the second boundary surface and the third boundary surface contact each other. It was done.

そして、実施例1及び実施例2において、流体モデルの作成時間、流体モデルの回転定義時間、流体モデルの物理量計算時間、及び、これらの時間を合計した総解析時間が測定された。 In Examples 1 and 2, the fluid model creation time, the fluid model rotation definition time, the fluid model physical quantity calculation time, and the total analysis time that is the sum of these times were measured.

また、比較のために、上記特許文献1に記載の手順にしたがって、回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響(ノイズ性能)が、コンピュータを用いて計算された(比較例)。比較例では、実施例1及び実施例2と同一のタイヤモデルが用いられた。また、比較例では、タイヤモデルのトレッド部の周辺に、流体が流れる空間をモデル化した音空間領域が設定された。音空間領域は、タイヤのトレッド溝の内部空間に相当する複数の溝内領域と、それ以外の主領域とを含んでいる。 Further, for comparison, the influence (noise performance) of a rotating tire on the surrounding fluid was calculated using a computer according to the procedure described in Patent Document 1 (comparative example). In the comparative example, the same tire model as in Examples 1 and 2 was used. Furthermore, in the comparative example, a sound space region modeled as a space in which fluid flows was set around the tread portion of the tire model. The sound space region includes a plurality of in-groove regions corresponding to the inner space of the tread groove of a tire, and other main regions.

比較例の音空間領域は、主領域が変化しないものとして固定される一方、複数の溝内領域を主領域に沿ってタイヤ周方向に移動(スライド)させることで、転動中のタイヤの音空間領域を再現している。そして、比較例では、各溝内領域と主領域との間の境界面において、各溝内領域及び主領域で計算された物理量を整合させるための補完計算が行われ、音空間領域の物理量が計算された。そして、比較例において、音空間領域の作成時間、音空間領域の回転(移動)定義時間、音空間領域の物理量計算時間、及び、これらの時間を合計した総解析時間が測定された。共通仕様は、次のとおりである。
タイヤサイズ:195/65R15
第1物理量計算工程(転動シミュレーション):
タイヤモデルの変形計算の単位時間(初期値):5×10-5
路面モデル:平坦路
荷重L:4kN
内圧:220kPa
走行速度V:80km/h
流体モデルの厚さW1:10cm
テストの結果を表1に示す。
In the comparative example, the sound space area is fixed as the main area does not change, but by moving (sliding) multiple groove areas in the tire circumferential direction along the main area, the sound of the rolling tire can be adjusted. It reproduces the spatial domain. In the comparative example, complementary calculations are performed at the interface between each groove area and the main area to match the physical quantities calculated for each groove area and the main area, and the physical quantities of the sound space area are calculated. In the comparative example, the creation time of the sound space region, the rotation (movement) definition time of the sound space region, the physical quantity calculation time of the sound space region, and the total analysis time that is the sum of these times were measured. The common specifications are as follows.
Tire size: 195/65R15
First physical quantity calculation process (rolling simulation):
Unit time for tire model deformation calculation (initial value): 5×10 -5 seconds
Road model: flat road
Load L: 4kN
Internal pressure: 220kPa
Traveling speed V: 80km/h
Fluid model thickness W1: 10cm
The test results are shown in Table 1.

Figure 0007439393000001
Figure 0007439393000001

テストの結果、実施例1、2の方法では、比較例の方法に比べて、流体モデルの作成時間、流体モデルの回転定義時間、及び、物理量計算時間を大幅に短縮することができた。したがって、実施例1、2は、比較例に比べて、回転するタイヤの周辺の流体を、簡単に定義することができた。 As a result of the test, the methods of Examples 1 and 2 were able to significantly shorten the fluid model creation time, fluid model rotation definition time, and physical quantity calculation time compared to the comparative example method. Therefore, in Examples 1 and 2, the fluid around the rotating tire could be defined more easily than in the comparative example.

さらに、実施例2では、実施例1に比べて、流体モデルの物理量と、背景モデルの物理量との関連付け(データマッピング)の計算量を小さくでき、物理量計算時間を短縮することができた。 Furthermore, in Example 2, compared to Example 1, the amount of calculation for associating the physical quantities of the fluid model with the physical quantities of the background model (data mapping) could be reduced, and the physical quantity calculation time could be reduced.

また、実施例1、2は、比較例のように、要素(メッシュ)が、タイヤと路面との間で楔形に潰れることがないため、物理量の計算精度を向上させることができた。 Further, in Examples 1 and 2, unlike the comparative example, the elements (mesh) were not crushed into a wedge shape between the tire and the road surface, and thus the calculation accuracy of physical quantities could be improved.

S63 タイヤモデルを背景モデル内で回転させる工程
S64 流体モデルの物理量を計算する工程
S63 Step of rotating the tire model within the background model S64 Step of calculating physical quantities of the fluid model

Claims (5)

回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響を、コンピュータを用いて計算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、有限個の要素を用いて、前記タイヤが回転する静止領域を定義した背景モデルを入力する工程と、
前記コンピュータに、有限個の要素を用いて、前記タイヤを定義したタイヤモデルを入力する工程と、
前記コンピュータに、前記流体を有限個の要素でモデル化した流体モデルを入力する工程とを含み、
前記流体モデルは、前記タイヤの表面から所定の厚さで定義されかつ前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられ、
前記方法は、さらに、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルを回転させて、回転中の前記タイヤモデルの表面の形状を計算する工程と、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記表面の形状に基づいて、前記流体モデル及び前記背景モデルが互いに重ねられた状態で、前記タイヤモデルを前記背景モデル内で回転させる工程と、
前記コンピュータが、前記流体モデルと前記背景モデルとが重なる領域では、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量に基づいて、前記流体モデルの前記有限個の要素の物理量を計算する工程とを含み、
前記表面の形状を計算する工程と、前記回転させる工程と、前記物理量を計算する工程とが、単位時間ごとに同時に計算される、
方法。
A simulation method for calculating the influence of a rotating tire on the surrounding fluid using a computer, the method comprising:
inputting into the computer a background model that defines a stationary region in which the tire rotates using a finite number of elements;
inputting into the computer a tire model that defines the tire using a finite number of elements;
inputting into the computer a fluid model in which the fluid is modeled with a finite number of elements;
The fluid model is defined at a predetermined thickness from the surface of the tire and is associated with the tire model so as to rotate integrally with the tire model,
The method further includes:
the computer rotating the tire model and calculating the shape of the surface of the tire model during rotation;
the computer rotating the tire model within the background model with the fluid model and the background model superimposed on each other based on the shape of the surface of the tire model;
the computer, in a region where the fluid model and the background model overlap, calculating physical quantities of the finite number of elements of the fluid model based on mutual physical quantities of the fluid model and the background model; fruit,
The step of calculating the shape of the surface, the step of rotating the surface, and the step of calculating the physical quantity are calculated simultaneously every unit time.
Method.
前記背景モデルは、前記背景モデルが占める領域を画定する第1境界面を含み、
前記回転させる工程は、前記タイヤモデルを、前記第1境界面に接触させながら回転させる工程を含む、請求項1記載の方法。
the background model includes a first boundary surface defining an area occupied by the background model;
2. The method of claim 1, wherein the step of rotating includes rotating the tire model while contacting the first interface.
前記回転させる工程において、前記流体モデルは、前記背景モデルからはみ出す領域を含み、
前記物理量を計算する工程は、前記はみ出す領域を計算対象から除く工程を含む、請求項2記載の方法。
In the rotating step, the fluid model includes an area protruding from the background model,
3. The method according to claim 2, wherein the step of calculating the physical quantity includes the step of excluding the protruding area from calculation targets.
前記タイヤは、前記表面から凹んだ少なくとも1つの凹部を有し、
前記流体モデルは、前記凹部の中に位置する第1モデル部と、前記凹部の外側で前記表面に接触している第2モデル部とを含む、請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
The tire has at least one recess recessed from the surface,
The method according to any of claims 1 to 3, wherein the fluid model includes a first model part located within the recess and a second model part in contact with the surface outside the recess. .
回転するタイヤがその周辺の流体に及ぼす影響を、コンピュータを用いて計算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、有限個の要素を用いて、前記タイヤが回転する静止領域を定義した背景モデルを入力する工程と、
前記コンピュータに、有限個の要素を用いて、前記タイヤを定義したタイヤモデルを入力する工程と、
前記コンピュータに、前記流体を有限個の要素でモデル化した流体モデルを入力する工程とを含み、
前記流体モデルは、前記タイヤの回転中心から所定の半径を有する外周面を含んで定義されかつ前記タイヤモデルと一体で回転するように関連付けられ、
前記流体モデルは、前記背景モデルの内部に、前記背景モデルに重ねられることなく配置されており、
前記流体モデルは、前記流体モデルの前記外周面を画定する第2境界面を含み、
前記背景モデルは、前記背景モデルが占める領域を画定する第1境界面と、前記流体モデルの前記第2境界面を嵌め込み可能なように、前記第2境界面と一致する第3境界面とを含み、
前記方法は、さらに、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルを回転させて、回転中の前記タイヤモデルの表面の形状を計算する工程と、
前記コンピュータが、前記タイヤモデルの前記表面の形状に基づいて、前記第2境界面と前記第3境界面とを接触させた状態で、前記タイヤモデルを前記第1境界面に接触させながら、前記タイヤモデル及び前記流体モデルを、前記背景モデル内で回転させる工程と、
前記コンピュータが、前記第2境界面と前記第3境界面とが接触する領域では、前記流体モデル及び前記背景モデルの互いの物理量に基づいて、前記流体モデルの前記有限個の要素の物理量を計算する工程とを含み、
前記回転させる工程において、前記流体モデルは、前記背景モデルからはみ出す領域を含み、
前記物理量を計算する工程は、前記はみ出す領域を計算対象から除く工程を含み、
前記表面の形状を計算する工程と、前記回転させる工程と、前記物理量を計算する工程とが、単位時間ごとに同時に計算される、
方法。
A simulation method for calculating the influence of a rotating tire on the surrounding fluid using a computer, the method comprising:
inputting into the computer a background model that defines a stationary region in which the tire rotates using a finite number of elements;
inputting into the computer a tire model that defines the tire using a finite number of elements;
inputting into the computer a fluid model in which the fluid is modeled with a finite number of elements;
The fluid model is defined to include an outer peripheral surface having a predetermined radius from the rotation center of the tire, and is associated with the tire model so as to rotate together with the tire model,
The fluid model is placed inside the background model without being superimposed on the background model,
The fluid model includes a second boundary surface defining the outer peripheral surface of the fluid model,
The background model includes a first boundary surface that defines an area occupied by the background model, and a third boundary surface that coincides with the second boundary surface so that the second boundary surface of the fluid model can be fitted into the background model. including,
The method further includes:
the computer rotating the tire model and calculating the shape of the surface of the tire model during rotation;
Based on the shape of the surface of the tire model, the computer may cause the tire model to contact the first boundary surface while the second boundary surface and the third boundary surface are in contact with each other. rotating a tire model and the fluid model within the background model;
In a region where the second boundary surface and the third boundary surface are in contact, the computer calculates physical quantities of the finite number of elements of the fluid model based on mutual physical quantities of the fluid model and the background model. and a step of
In the rotating step, the fluid model includes an area protruding from the background model,
The step of calculating the physical quantity includes the step of excluding the protruding area from the calculation target,
The step of calculating the shape of the surface, the step of rotating the surface, and the step of calculating the physical quantity are calculated simultaneously every unit time.
Method.
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