KR100325236B1 - Method of finite element modeling for tire - Google Patents
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Abstract
타이어 유한요소 모델링 방법이 개시된다. 개시된 타이어 유한요소 모델링 방법은, (a) 타이어의 크기 및 중량을 조사하는 단계와; (b) 상기 그 중심의 집중 질량과, 상기 집중 질량에 방사상으로 연결된 3방향 스프링, 및 상기 3방향 스프링을 각각 연결하는 바로 이루어지는 탄성 타이어 모델을 구성하는 단계와; (c) 상기 3방향 스프링의 초기값을 설정하는 단계와; (d) 상기 탄성 타이어 모델을 유한요소 해석하는 단계와; (e) 상기 (d) 단계와 실물을 비교 평가하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 서스펜션 해석용 유한요소 모델의 정도를 향상시킨다.A tire finite element modeling method is disclosed. The disclosed tire finite element modeling method includes (a) examining the size and weight of a tire; (b) constructing an elastic tire model comprising a concentrated mass at the center thereof, a three-way spring radially connected to the concentrated mass, and a bar connecting the three-way springs respectively; (c) setting an initial value of the three-way spring; (d) finite element analysis of the elastic tire model; (e) comparing and evaluating the real with the step (d). According to the present invention, the degree of finite element model for suspension analysis is improved.
Description
본 발명은 타이어(tire) 유한요소(FE; Finite Element) 모델링(modeling) 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄성 모드를 표현할 수 있는 타이어 유한요소 모델링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tire finite element (FE) modeling method, and more particularly to a tire finite element modeling method capable of expressing an elastic mode.
일반적으로 저주파 차량 해석용 유한요소 모델에서 타이어의 역할은 타이어 자체의 리지디 바디 모션(rigid body motion)을 표현할 수 있어야 하고, 지면과의 접지면에서 로드 인풋((road input)을 차량에 전달할 수 있으면 된다.In general, the role of a tire in the finite element model for low-frequency vehicle analysis should be able to represent the rigid body motion of the tire itself, and deliver the road input to the vehicle at ground plane with the ground. All you need is
이러한 타이어의 모델링 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 자체 탄성 모드를 표현해 줄 필요가 없으므로 리지디 엘리먼트(11)로 연결한 후, 트레이스 라인(trace line) 개념의 플롯 엘리먼트(plot element)(12)를 사용한다. 그리고 모델링의 중심은 타이어 전체의 무게를 집중 질량(13)으로 처리하여 휠 센터(wheel center)에 위치시킨다.Since the tire modeling method does not need to express its elasticity mode as illustrated in FIG. 1, after connecting to the rigid element 11, a plot element 12 of a trace line concept is illustrated. ). The center of the modeling is to place the weight of the entire tire as a concentrated mass 13 and place it at the wheel center.
그런데, 서스펜션(suspension) 해석시 관심 주파수를 좀더 넓히게 되면 타이어 자체의 탄성 모드의 표현이 필요하게 되고, 따라서 기존의 타이어 모델링 방법만으로는 정도 높은 서스펜션 모델을 이루기가 곤란하다.However, when the frequency of interest is further widened when the suspension is analyzed, it is necessary to express the elastic mode of the tire itself. Therefore, it is difficult to achieve a high-precision suspension model only by the existing tire modeling method.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 탄성 모드를 표현할 수 있도록 한 타이어 유한요소 모델링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a tire finite element modeling method capable of expressing an elastic mode, which is created to solve the above problems.
도 1은 종래의 기술에 따른 타이어 유한요소 모델링 방법의 구성을 나타낸 개략적인 도면.1 is a schematic view showing the configuration of a tire finite element modeling method according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 타이어 유한요소 모델링 방법을 순차적으로 나타내 보인 플로우 챠트.2 is a flow chart sequentially showing a tire finite element modeling method according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 타이어 유한요소 모델링 방법의 구성을 나타낸 개략적인 도면.3 is a schematic diagram showing the configuration of a tire finite element modeling method according to the present invention;
도 4는 타이어 코리레이션을 나타낸 도면.4 shows tire correlation;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
31. 집중 질량31. Concentrated Mass
32. 3방향 스프링32. Three-way spring
33. 바33. Bar
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 유한요소 모델링 방법은, (a) 타이어의 크기 및 중량을 조사하는 단계와; (b) 상기 그 중심의 집중 질량과, 상기 집중 질량에 방사상으로 연결된 3방향 스프링, 및 상기 3방향 스프링을각각 연결하는 바로 이루어지는 탄성 타이어 모델을 구성하는 단계와; (c) 상기 3방향 스프링의 초기값을 설정하는 단계와; (d) 상기 탄성 타이어 모델을 유한요소 해석하는 단계와; (e) 상기 (d) 단계와 실물을 비교 평가하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Tire finite element modeling method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: (a) examining the size and weight of the tire; (b) constructing an elastic tire model comprising a concentrated mass at its center, a three-way spring radially connected to the concentrated mass, and a bar connecting the three-way springs respectively; (c) setting an initial value of the three-way spring; (d) finite element analysis of the elastic tire model; (e) comparing and evaluating the real with the step (d).
본 발명에 있어서, 상기 단계 (b)에서, 상기 3방향 스프링은 평면 모드만을 갖는다고 가정하고, 두 방향 병진방향과, 한 방향 회전 방향으로 처리된다.In the present invention, in the step (b), it is assumed that the three-way spring has only the planar mode, and is processed in two-direction translational direction and one-direction rotation direction.
본 발명에 있어서, 상기 단계 (b)에서, 상기 집중 질량은 상기 타이어 전체 무게에서 상기 트레드 무게를 뺀 무게를 휠의 중심에 집중 질량으로 위치시킨다.In the present invention, in the step (b), the concentrated mass places the weight of the tire minus the tread weight as the concentrated mass at the center of the wheel.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 따른 타이어 유한요소 모델링 방법을 순차적으로 나타낸 플로우 챠트가 도시되어 있다.2 is a flow chart sequentially showing a tire finite element modeling method according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 타이어 유한요소 모델링 방법은 서스펜션 해석시 유한요소 모델의 정도를 향상시킬 수 있도록 한 것으로 그 구성을 상술하기로 한다.Referring to the drawings, the tire finite element modeling method according to the present invention is to improve the degree of the finite element model in the suspension analysis will be described in detail the configuration.
본 발명에 따른 타이어 유한요소 모델링 방법은, 타이어 예컨대 대상되는 타이어의 크기 및 중량을 조사한다.(단계 21) 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 중심의 집중 질량(31)과, 상기 집중 질량(31)에 방사상으로 연결된 3방향 스프링(32)과, 상기 3방향 스프링(32)을 각각 연결하는 바(bar)(33)로 이루어지는 탄성 타이어 모델을 구성한다.(단계 22) 이어서, 상기 3방향 스프링(32)의 초기값을 설정한다.(단계 23) 또한 상기 탄성 타이어 모델을 유한요소 해석한다.(단계 24) 이때 상기 3방향 스프링(32)의 초기값은 원통 좌표계에서 정의된 3방향 스프링(32) 초기값을 설정하는 것이다.The tire finite element modeling method according to the present invention examines the size and weight of a tire, for example, a target tire. (Step 21) And, as shown in Fig. 3, the concentrated mass 31 at the center thereof, and the concentrated An elastic tire model is constituted by a three-way spring 32 radially connected to the mass 31 and a bar 33 connecting the three-way springs 32, respectively (step 22). The initial value of the three-way spring 32 is set. (Step 23) The finite element analysis of the elastic tire model is also performed. (Step 24) In this case, the initial value of the three-way spring 32 is 3 defined in the cylindrical coordinate system. The initial value of the directional spring 32 is set.
그리고 단계 24에서 설정한 초기값을 가지고 나스트런(Nastran) 103이란 프로그램을 도구로 하여 유한요소 해석을 한다. 그런 후, 대상 타이어 즉, 실제 타이어로 진동 시험을 실시한다.(단계 25) 상기 대상 타이어로 실시한 진동 시험과 유한요소 해석한 시험 결과를 비교 평가하여 판단한다.(단계 26) 이때 그 비교 평가한 결과가 오차 범위 내에 들면 모델 구성을 완료한다.The finite element analysis is performed using the Nastran 103 program using the initial value set in step 24. Then, a vibration test is performed on the target tire, that is, the actual tire (step 25). The vibration test performed on the target tire and the test result of the finite element analysis are compared and judged (step 26). If the results fall within the margin of error, complete the model construction.
만약 그렇지 못한다면, 새로운 3방향 스프링(32) 값을 설정한다.(단계 27) 이때 예컨대 나스트런 200이란 프로그램을 도구로 하여 목적 함수, 해석과 시험의 차이와 허용 오차를 비교하는 구속 조건과, 3방향 스프링(32)의 설계 변수 등을 최적화 및 수식화하여 새로운 3방향 스프링(32) 값을 도출해 낸다. 그런 후, 상기 단계 24부터 재시작한다.If not, set a new three-way spring 32 value (step 27). For example, the Nastron 200 is a tool that uses a program to compare the difference between the objective function, the analysis and the test, and the tolerance, A new three-way spring 32 value is derived by optimizing and formulating design variables of the three-way spring 32 and the like. Then, the process restarts from the above step 24.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 3방향 스프링(32)은 평면 모드만을 갖는다고 가정하고, 두 방향 병진 방향과, 한 방향 회전 방향으로 처리되고, 상기 집중 질량(31)은 타이어의 휠은 관심 주파수 영역에서 탄성 진동하지 않는다고 가정하여 타이어 전체 무게에서 트레드 무게를 뺀 무게를 휠의 중심에 집중 질량(31)으로 위치시킨다. 또한 상기 바(33)는 트레드 자체의 링 모드를 표현해 주기 위한 요소로 처리된다.3, the three-way spring 32 is assumed to have only a planar mode, and is processed in two-direction translational direction and one-direction rotational direction, and the concentrated mass 31 Assuming no elastic vibration in the frequency region of interest, the weight of the tire minus the tread weight is positioned at the center of the wheel as the concentrated mass 31. The bar 33 is also treated as an element to represent the ring mode of the tread itself.
이와 같은 탄성 차이어 모델은, 타이어 자체의 탄성 모드를 표현할 수 있어야 한다. 그리고 타이어의 회전 관성의 대부분은 트레드에 의해 주어지므로 그 중심에서는 관성 모우멘트를 정의하지 않는다.This elastic differential model should be able to express the elastic mode of the tire itself. And since most of the rotational inertia of the tire is given by the tread, it does not define the moment of inertia at its center.
상기와 같은 모델링 방법을 이용하여 탄성 타이어 모델을 해석한 결과 도 4에 도시된 바와 같이, 200Hz까지 코리레이션 결과를 비교해보면 1% 이내의 오차로 시험과 일치함을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 전술한 바 있는 나스트런 200이란 프로그램 도구를 이용하여 얻은 결과이다.As a result of analyzing the elastic tire model using the modeling method as described above, as shown in FIG. 4, when comparing the correlation results up to 200 Hz, it can be confirmed that the test is consistent with an error within 1%. These results were obtained using the Nastron 200 program tool described above.
그리고 상기한 탄성 타이어 모델을 서스펜션 모델에 적용한 결과, 아래의 표 1과 같은 결과를 얻었다.As a result of applying the elastic tire model to the suspension model, the results shown in Table 1 below were obtained.
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 100Hz 미만에서 만족스러운 결과를 얻었다.As shown in Table 1 above, satisfactory results were obtained at less than 100 Hz.
상기 표 1에서 시험 조건은 좌우 휠이 지면에 닿아 자중을 받고 있고, 주차 브레이크가 걸려 있는 상태이다. 모델상에서도 휠이 지면에 닿아 있는 것을 표현하기 위해 지면에 해당하는 절점의 6방향 자유도를 구속하였고, 파킹 브레이크를 건 상태를 표현하기 위해 휠과 너클 사이의 추방향 회전을 잡아주었다.In Table 1, the test condition is that the left and right wheels touch the ground and are under weight, and the parking brake is applied. The model also constrained the six-direction degrees of freedom of the node corresponding to the ground to represent the wheels touching the ground, and held the weight rotation between the wheel and the knuckles to represent the parking brake.
그리고 탄성 타이어를 사용하는 경우, 차축 피칭과 타이어 상하 방향과 같은 모드가 나타난다. 그러나 타이어의 유연성으로 인해 차축 전후 방향(좌우동시)과차축요잉 모드의 주파수가 낮아짐을 알 수 있다.In the case of using an elastic tire, modes such as axle pitching and tire up and down directions appear. However, due to the flexibility of the tire, it can be seen that the frequencies of the axle forward and backward directions (when left and right) and the axle yaw mode are lowered.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 타이어 유한요소 모델링 방법은, 서스펜션 해석용 모델의 정도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the tire finite element modeling method according to the present invention has an advantage of improving the degree of a model for suspension analysis.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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| KR1019990066548A KR100325236B1 (en) | 1999-12-30 | 1999-12-30 | Method of finite element modeling for tire |
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Publications (2)
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| KR20010059159A KR20010059159A (en) | 2001-07-06 |
| KR100325236B1 true KR100325236B1 (en) | 2002-03-04 |
Family
ID=19633686
Family Applications (1)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07164815A (en) * | 1993-10-06 | 1995-06-27 | Bridgestone Corp | Designing method of pneumatic tire |
| JPH11321253A (en) * | 1998-04-07 | 1999-11-24 | Pirelli Pneumatici Spa | Method for measuring road surface handling property of tire for vehicle wheel |
| KR19990083492A (en) * | 1998-04-27 | 1999-11-25 | 디이 에이 탐슨 | Method for designing pneumatic tires for rolling conditions |
-
1999
- 1999-12-30 KR KR1019990066548A patent/KR100325236B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR19990083492A (en) * | 1998-04-27 | 1999-11-25 | 디이 에이 탐슨 | Method for designing pneumatic tires for rolling conditions |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010059159A (en) | 2001-07-06 |
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