JP7401355B2 - Tire simulation method, device and program - Google Patents
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Description
本発明は、雪路面を走行するタイヤの挙動を再現するタイヤのシミュレーション方法、その装置及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a tire simulation method, an apparatus, and a program for reproducing the behavior of a tire running on a snowy road surface.
タイヤの剛体路面への荷重負荷や転動解析を実行することによって、シミュレーションによるタイヤ性能の予測が可能となっている。雪で覆われた路面、即ち雪路面についても、このようなシミュレーションによるタイヤ性能の予測が提案されている(特許文献1,2参照)。 It is now possible to predict tire performance through simulation by analyzing the load applied to the rigid road surface and rolling motion of the tire. For road surfaces covered with snow, that is, snow road surfaces, prediction of tire performance using such simulations has been proposed (see Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載の方法では、雪がタイヤの面圧などによって踏み固められることを考慮して、雪路面でのタイヤ性能の予測精度を向上させるために、雪モデルをあらかじめ層別するステップを組み込んでいる。層別するステップでは、雪単体の微視構造として、内部三次元像解析装置による雪単体の断層撮影画像、及び前記断層撮影画像の処理結果である三次元の情報を用いている。しかしながら、このような断層撮影画像を用いて層別する方法では、装置や測定のコストが非常に高い。 The method described in Patent Document 1 incorporates a step of stratifying the snow model in advance in order to improve the prediction accuracy of tire performance on snowy roads, taking into account that snow is compacted by tire surface pressure. I'm here. In the step of stratifying, a tomographic image of the snow by an internal three-dimensional image analyzer and three-dimensional information as a processing result of the tomographic image are used as the microscopic structure of the snow. However, such a stratification method using tomographic images requires very high equipment and measurement costs.
本発明の実施形態は、以上の点に鑑み、より安価な方法で雪路面でのタイヤ性能の予測精度を向上することができる、タイヤのシミュレーション方法、その装置及びプログラムを提供することを目的とする。 In view of the above points, the embodiments of the present invention have an object to provide a tire simulation method, an apparatus therefor, and a program thereof, which can improve the prediction accuracy of tire performance on snowy road surfaces using a cheaper method. do.
本発明に係る第1の態様は、雪路面を走行するタイヤの挙動を再現するタイヤのシミュレーション方法であって、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定するステップと、内部に雪を配置した解析モデルとして雪モデルを含むオイラー要素モデルを設定するステップと、前記タイヤモデルを前記雪モデル上で転動させて動的解析を行うステップと、を含み、前記動的解析を行うステップは、タイヤモデルと雪モデルの変形計算を行うステップと、前記変形計算の結果から雪モデルにおける雪の密度分布を算出するステップと、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を雪モデルに設定するステップと、設定された弾塑性特性を持つ雪モデルを用いてタイヤモデルと雪モデルの変形計算を行うステップとを含む、タイヤのシミュレーション方法である。 A first aspect of the present invention is a tire simulation method for reproducing the behavior of a tire running on a snowy road surface, which includes the step of setting a tire model modeled with a finite number of elements that can be numerically analyzed; The dynamic analysis includes the steps of: setting an Eulerian element model including a snow model as an analysis model in which snow is placed; and performing a dynamic analysis by rolling the tire model on the snow model. The steps include calculating the deformation of the tire model and the snow model, calculating the snow density distribution in the snow model from the results of the deformation calculation, and calculating the snow density distribution according to the snow density from the obtained density distribution. This tire simulation method includes the steps of setting plastic properties in a snow model, and calculating deformation of the tire model and the snow model using the snow model having the set elastic-plastic properties.
本発明の第2の態様は、雪路面を走行するタイヤの挙動を再現するタイヤのシミュレーション装置であって、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定部と、内部に雪を配置した解析モデルとして雪モデルを含むオイラー要素モデルを設定するオイラー要素モデル設定と、前記タイヤモデルを前記雪モデル上で転動させて動的解析を行う動的解析部と、を備え、前記動的解析部は、前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行い、変形計算の結果から前記雪モデルにおける雪の密度分布を算出し、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を前記雪モデルに設定し、設定された弾塑性特性を持つ前記雪モデルを用いて前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行う、ことを特徴とするタイヤのシミュレーション装置である。 A second aspect of the present invention is a tire simulation device that reproduces the behavior of a tire running on a snowy road surface, the tire model setting unit that sets a tire model modeled with a finite number of elements that can be numerically analyzed. an Eulerian element model setting for setting an Eulerian element model including a snow model as an analysis model with snow placed inside; and a dynamic analysis section for performing a dynamic analysis by rolling the tire model on the snow model. , the dynamic analysis unit calculates the deformation of the tire model and the snow model, calculates the snow density distribution in the snow model from the result of the deformation calculation, and calculates the snow density from the obtained density distribution. A tire simulation device characterized in that the snow model is set with elastic-plastic characteristics corresponding to the above-mentioned snow model, and deformation calculations of the tire model and the snow model are performed using the snow model having the set elastic-plastic characteristics. It is.
本発明の第3の態様は、雪路面を走行するタイヤの挙動を再現するためのプログラムであって、コンピュータに、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定機能と、内部に雪を配置した解析モデルとして雪モデルを含むオイラー要素モデルを設定するオイラー要素モデル設定機能と、前記タイヤモデルを前記雪モデル上で転動させて動的解析を行う動的解析機能であって、前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行い、変形計算の結果から前記雪モデルにおける雪の密度分布を算出し、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を前記雪モデルに設定し、設定された弾塑性特性を持つ前記雪モデルを用いて前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行う動的解析機能と、を実現させるためのタイヤシミュレーションプログラムである。 A third aspect of the present invention is a program for reproducing the behavior of a tire running on a snowy road surface, the tire model setting a tire model modeled with a finite number of elements that can be numerically analyzed in a computer. a setting function, an Euler element model setting function that sets an Euler element model including a snow model as an analysis model with snow placed inside, and a dynamic analysis function that performs dynamic analysis by rolling the tire model on the snow model. The analysis function calculates the deformation of the tire model and the snow model, calculates the snow density distribution in the snow model from the result of the deformation calculation, and calculates the elastic-plasticity according to the snow density from the obtained density distribution. A tire simulation program for realizing a dynamic analysis function that sets properties to the snow model and calculates deformation of the tire model and the snow model using the snow model having the set elastic-plastic properties. be.
上記第1~3の態様においては、前記タイヤモデルを転動させずに前記雪モデルに対して接地させる静的解析を行うステップ、静的解析部又は静的解析機能を更に含んでもよい。前記静的解析を行う際には、タイヤモデルと雪モデルの変形計算を行い、前記変形計算の結果から雪モデルにおける雪の密度分布を算出し、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を雪モデルに設定し、設定された弾塑性特性を持つ雪モデルを用いてタイヤモデルと雪モデルの変形計算を行ってもよい。 The first to third aspects described above may further include a step, a static analysis section, or a static analysis function of performing a static analysis in which the tire model is brought into contact with the snow model without rolling. When performing the static analysis, the deformation of the tire model and the snow model is calculated, the snow density distribution in the snow model is calculated from the result of the deformation calculation, and the density distribution is calculated according to the snow density from the obtained density distribution. Elastoplastic characteristics may be set in the snow model, and deformation calculations of the tire model and the snow model may be performed using the snow model having the set elastic-plastic characteristics.
上記第1~3の態様において、前記弾塑性特性は、ヤング率、付着力及び摩擦角からなる群から選択される少なくとも1つを含んでもよい。 In the first to third aspects described above, the elastic-plastic properties may include at least one selected from the group consisting of Young's modulus, adhesive force, and friction angle.
本発明の実施形態によれば、動的解析を行いながら、変形した雪の密度分布を求め、雪の密度に応じた弾塑性特性を雪モデルに付与してタイヤモデルと雪モデルの変形計算を行うので、より安価な方法でタイヤの面圧などによって踏み固められる雪路面の実現象の再現性を高めることができ、雪路面でのタイヤ性能の予測精度を向上することができる。 According to an embodiment of the present invention, the density distribution of deformed snow is determined while performing dynamic analysis, and elastic-plastic properties are given to the snow model according to the density of the snow, and deformation calculations of the tire model and the snow model are performed. Therefore, it is possible to improve the reproducibility of the actual phenomenon of a snowy road surface, which is compacted by tire surface pressure, etc., using a cheaper method, and it is possible to improve the prediction accuracy of tire performance on a snowy road surface.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
一実施形態に係るタイヤのシミュレーション装置10は、雪路面を走行する空気入りタイヤの挙動を再現するシミュレーション装置であって、図1に示すように、入力部12、タイヤモデル設定部14、路面モデル設定部16、オイラー要素モデル設定部18、静的解析部20、動的解析部22、評価値取得部24、タイヤ性能予測部26、及び出力部28を有する。
A
このシミュレーション装置10は、例えば、マウスとキーボードを有する汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、入力部12、タイヤモデル設定部14、路面モデル設定部16、オイラー要素モデル設定部18、静的解析部20、動的解析部22、評価値取得部24、タイヤ性能予測部26、及び出力部28は、上記のコンピュータに搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、シミュレーション装置10は、上記のプログラムをコンピュータに予めインストールすることで実現してもよいし、CD-ROM等の記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータに適宜インストールすることで実現してもよい。
This
以下、上記各部の構成と機能について順番に説明する。 Hereinafter, the configuration and functions of each of the above sections will be explained in order.
[1]入力部12
入力部12は、解析対象となる空気入りタイヤ及び雪路面をそれぞれモデル化するために必要なモデル作成条件と、これらのモデルを用いて解析を行うための解析条件を取得する。
[1]
The
モデル作成条件としては、モデルの形状、メッシュ分割数等が挙げられ、例えば、タイヤモデルの作成条件としては、タイヤ断面形状を含めたタイヤについての種々のデータ(タイヤ設計情報)が挙げられ、具体的には、タイヤの外形形状や内部構造等の各寸法諸元、タイヤを構成するトレッド、ベルト、カーカスなどの各部材についてヤング率、ポアソン比や比重などの材料特性などが入力される。 Model creation conditions include model shape, mesh division number, etc.For example, tire model creation conditions include various data about tires (tire design information) including tire cross-sectional shape, and specific Specifically, various dimensional specifications such as the external shape and internal structure of the tire, and material properties such as Young's modulus, Poisson's ratio, and specific gravity of each member such as the tread, belt, and carcass that constitute the tire are input.
オイラー要素モデルの作成条件としては、タイヤモデルの大きさに応じたモデルの大きさ、メッシュ分割数、メッシュを細分化する領域及び細分化の程度、路面上の雪質、雪の厚み及び密度、雪の1メッシュの厚みなどが挙げられる。 The conditions for creating the Euler element model include the size of the model according to the size of the tire model, the number of mesh divisions, the area where the mesh is subdivided and the degree of subdivision, the quality of snow on the road surface, the thickness and density of snow, Examples include the thickness of one mesh of snow.
解析条件としては、リムモデルに装着されたタイヤモデルに対する内圧や荷重、タイヤモデルの動的状態を定める並進速度(即ち、タイヤモデルの走行速度)、スリップ角などのタイヤモデルの運動や接地に関する条件の他、動的解析における解析時間などが入力される。 The analysis conditions include the internal pressure and load on the tire model attached to the rim model, the translational speed that determines the dynamic state of the tire model (i.e., the running speed of the tire model), and the conditions related to the movement and ground contact of the tire model, such as the slip angle. In addition, the analysis time for dynamic analysis is input.
これらの情報の入力は、キーボードを用いて行われてもよく、CD-ROM等の記録媒体やネットワーク等を通じて行われてもよい。 This information may be entered using a keyboard, or via a recording medium such as a CD-ROM, a network, or the like.
[2]タイヤモデル設定部14
タイヤモデル設定部14は、数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定する。例えば、入力部12で入力されたモデル作成条件に基づいて、トレッドパターンを持つタイヤについて、有限要素モデルを作成する。
[2] Tire
The tire
詳細には、自然平衡状態のタイヤ形状を基準形状とし、この基準形状をFEMによりモデル化して、メッシュ分割によって多数の有限要素に分割された三次元のタイヤモデルを作成する。かかる要素としては、4面体ソリッド要素、5面体ソリッド要素、6面体ソリッド要素などが挙げられ、これらの要素は三次元座標を用いて逐一特定される。図4において符号50としてパターン付きタイヤモデルの一例を示す。 Specifically, a tire shape in a natural equilibrium state is used as a reference shape, and this reference shape is modeled by FEM to create a three-dimensional tire model divided into a large number of finite elements by mesh division. Such elements include tetrahedral solid elements, pentahedral solid elements, hexahedral solid elements, and the like, and these elements are identified one by one using three-dimensional coordinates. An example of a patterned tire model is shown as 50 in FIG.
このようなタイヤモデルの作成方法自体は公知であり、かかる公知の方法を用いてタイヤをモデル化することができる。なお、予め作成されたタイヤモデルを入力部12から入力してもよく、その場合、タイヤモデル設定部14は、入力されたタイヤモデルを解析対象として設定する。
The method of creating such a tire model itself is well known, and the tire can be modeled using such a well-known method. Note that a tire model created in advance may be input from the
[3]路面モデル設定部16
路面モデル設定部16は、路面を再現した路面モデルを設定する。詳細には、入力部12で入力されたモデル作成条件に基づいて、道路の表面を数値解析が可能な要素に置き換えた路面モデルを作成する。
[3] Road surface
The road surface
路面モデルとしては、図4において符号52としてその一例を示すように、外力が作用しても変形しない平坦な四角形状の剛表面要素により構成してもよく、凹凸を有するものを路面モデルとして定義してもよい。路面モデルには、例えばアスファルト路面とほぼ同様の表面摩擦係数が境界条件として定義される。 The road surface model may be constructed of flat rectangular rigid surface elements that do not deform even when external forces are applied, as shown by reference numeral 52 in FIG. You may. In the road surface model, for example, a surface friction coefficient substantially similar to that of an asphalt road surface is defined as a boundary condition.
本実施形態では、雪路面を走行するタイヤの挙動を再現するために、タイヤモデルはオイラー要素モデルの雪モデル上を走行する。そのため、オイラー要素モデルの底面が剛体表面として固定されていれば、路面モデルは必須ではなく、省略してもよい。 In this embodiment, in order to reproduce the behavior of a tire running on a snowy road surface, the tire model runs on a snow model of an Euler element model. Therefore, if the bottom surface of the Euler element model is fixed as a rigid surface, the road surface model is not essential and may be omitted.
なお、予め作成された路面モデルを入力部12から入力してもよく、その場合、路面モデル設定部16は、入力された路面モデルを解析対象として設定する。また、ハードディスクなどの記憶手段に1又は複数の路面モデルを予め記憶させておき、マウスやキーボードなどを介して選択された路面モデルを、解析対象として設定してもよい。
Note that a road surface model created in advance may be input from the
[4]オイラー要素モデル設定部18
オイラー要素モデル設定部18は、入力部12で入力されたモデル作成条件に基づいて、内部に雪を配置した解析モデルとして雪モデルを含むオイラー要素モデルを作成する。
[4] Euler element
The Euler element
オイラー要素モデルは、その一例を図4において符号54で示すように、路面モデル52上の空間領域を8節点のオイラーメッシュで分割して得られた複数の直方体要素からなるものであり、全体として直方体の形状を有する。 The Eulerian element model, an example of which is shown by reference numeral 54 in FIG. It has a rectangular parallelepiped shape.
オイラー要素モデル54は、動的解析におけるタイヤモデル50の全移動範囲にわたって設けてもよいが、この例では動的解析において転動するタイヤモデル50の移動に応じてオイラー要素モデル54を移動させるため、オイラー要素モデル54は、タイヤモデル50との重なり部とその近傍周辺部を含む範囲で作成される。 The Euler element model 54 may be provided over the entire movement range of the tire model 50 in the dynamic analysis, but in this example, the Euler element model 54 is moved in accordance with the movement of the rolling tire model 50 in the dynamic analysis. , the Euler element model 54 is created in a range including the overlapping part with the tire model 50 and the vicinity thereof.
オイラー要素モデル54は、タイヤ軸方向に平行な複数の垂直面と、タイヤ前後方向に平行な複数の垂直面と、高さが異なる複数の水平面とで複数の直方体要素に区画されている。図4に示す例において、直方体要素は、路面モデル52に接し配されるオイラー要素モデル54の下面から高さ方向に離れるに従い、その体積が大きくなるように生成されている。また、オイラー要素モデル54は、タイヤモデル50と重なる部分において要素が細分化されており、即ち、タイヤモデル50の接地部及びその近傍に相当する領域がその周りの領域よりもメッシュ分割が密に設定されている。 The Euler element model 54 is divided into a plurality of rectangular parallelepiped elements by a plurality of vertical planes parallel to the tire axial direction, a plurality of vertical planes parallel to the tire longitudinal direction, and a plurality of horizontal planes having different heights. In the example shown in FIG. 4, the rectangular parallelepiped element is generated so that its volume increases as it moves away from the lower surface of the Euler element model 54 in the height direction, which is arranged in contact with the road surface model 52. In addition, the Euler element model 54 has elements that are subdivided in areas that overlap with the tire model 50, that is, the area corresponding to the ground contact part of the tire model 50 and its vicinity is meshed more densely than the surrounding area. It is set.
オイラー要素モデル54には、その内部に所定の高さで雪が配されることにより、雪モデル56が構成されている。オイラー要素モデル54では、要素の形状は変化することなく、雪などの物体が空間内を移動する。オイラー要素モデル54において雪が配された雪モデル56よりも上には、空気からなる空間領域が確保されている。 A snow model 56 is constructed by disposing snow at a predetermined height inside the Euler element model 54. In the Euler element model 54, an object such as snow moves in space without changing the shape of the element. In the Euler element model 54, a spatial region made of air is secured above the snow model 56 in which snow is arranged.
オイラー要素モデル54の内部に配置された雪は、オイラー要素モデル54における路面モデル52と接する下面領域全面に一様な厚さ(高さ)で配置されており、図4の例では、最下段から4段目の要素の位置まで、即ちメッシュ4層分の厚みで雪(図4において灰色で示す。)が充填されている。 The snow placed inside the Eulerian element model 54 is placed with a uniform thickness (height) over the entire lower surface area of the Eulerian element model 54 that is in contact with the road surface model 52, and in the example of FIG. The snow (shown in gray in FIG. 4) is filled up to the position of the fourth element, that is, to a thickness of four mesh layers.
雪モデル56のメッシュ層数は、シミュレートする雪路面の雪の厚みを、雪モデル56の1メッシュの厚みで除することにより求めることができる。雪モデル56の1メッシュの厚みは、雪モデル56に接触するタイヤモデル50のトレッドにおける1メッシュの厚みよりも小さい(薄い)ことが好ましく、これにより動的解析及び静的解析において雪がタイヤモデル表面のメッシュを貫通するようなエラー計算が起こることを回避することができる。 The number of mesh layers of the snow model 56 can be determined by dividing the thickness of snow on the snowy road surface to be simulated by the thickness of one mesh of the snow model 56. It is preferable that the thickness of one mesh of the snow model 56 is smaller (thinner) than the thickness of one mesh of the tread of the tire model 50 that contacts the snow model 56, so that snow can be seen on the tire model surface in dynamic analysis and static analysis. It is possible to avoid erroneous calculations that would penetrate the mesh.
雪モデル56は、弾塑性モデル(例えば、修正Drucker-Prager/Cap塑性モデル)であり、密度、弾塑性特性(ヤング率、ポアソン比などの弾性特性、付着力、摩擦角などの塑性特性)などにより特徴付けられる。 The snow model 56 is an elasto-plastic model (for example, a modified Drucker-Prager/Cap plastic model), and includes density, elasto-plastic properties (elastic properties such as Young's modulus and Poisson's ratio, plastic properties such as adhesion force and friction angle), etc. Characterized by
本実施形態では、オイラー要素モデル54(特には、雪モデル56)として、雪の密度により弾塑性特性が変化するものを用いる。すなわち、オイラー要素モデル54の雪モデル56における各要素は、雪の弾塑性特性として当該要素の密度に応じた値が設定され、密度が変化することでそれに応じた弾塑性特性が付与されるように構成されている。動的解析や静的解析において、変形した雪の密度分布に応じた弾塑性特性をオイラー要素モデル54に設定することにより、実現象の再現性をより高めることができる。 In this embodiment, as the Eulerian element model 54 (in particular, the snow model 56), one whose elastic-plastic properties change depending on the density of snow is used. That is, for each element in the snow model 56 of the Euler element model 54, a value is set as the elastic-plastic property of snow according to the density of the element, and as the density changes, the elastic-plastic property is imparted accordingly. It is composed of In dynamic analysis and static analysis, the reproducibility of actual phenomena can be further improved by setting elastic-plastic characteristics in the Euler element model 54 according to the density distribution of deformed snow.
この点について詳述する。雪の密度と弾塑性特性との間には相関がある。例えば、雪の密度とヤング率との間には、指数関数的な近似関係があることが知られている(S.Shoop, K.Kestler, and R.Haehnel, Finite Element Modeling of Tireson Snow. Tire Science and Technology, TSTCA, Vol.34, No.1, January - March2006, pp.2-37)。また、塑性特性である付着力や摩擦角と密度との間には線形の近似関係がある。一般に雪の密度変化は雪質の変化と関連しており(尾田敏男、工藤清、雪質と密度、日雪月報2、昭和15年、19-24頁、43-45頁)、雪質が等温変態して新雪→小しまり雪→しまり雪→ざらめ雪となるのに従って密度は大きくなる(矢野勝俊、日本の積雪、水文・水資源学会誌、Vol.6,No.2,1993年)。 This point will be explained in detail. There is a correlation between snow density and elastoplastic properties. For example, it is known that there is an approximate exponential relationship between snow density and Young's modulus (S. Shoop, K. Kestler, and R. Haehnel, Finite Element Modeling of Tireson Snow. Science and Technology, TSTCA, Vol.34, No.1, January - March2006, pp.2-37). Furthermore, there is a linear approximate relationship between the adhesive force and friction angle, which are plastic properties, and the density. In general, changes in snow density are related to changes in snow quality (Toshio Oda, Kiyoshi Kudo, Snow Quality and Density, Nisetsu Monthly Report 2, 1945, pp. 19-24, 43-45), and snow quality is related to changes in snow quality. The density increases as the snow undergoes isothermal transformation from fresh snow to compact snow to compact snow to rough snow (Katsutoshi Yano, Snow Coverage in Japan, Journal of the Japanese Society of Hydrology and Water Resources, Vol. 6, No. 2, 1993). .
タイヤが雪路面に接地すると、その面圧により雪は等温変態して雪質が変化し、密度が大きくなる。図5はこの点を模式的に示した図である。タイヤが接地した雪路面では、タイヤに近い表面側から深さ方向に向かって、最も密度上昇が大きい密度高域と、密度上昇が中程度の密度中域と、密度上昇が小さい密度低域が、この順に層状に形成される。また、トレッドパターンには陸部と溝部とによる凹凸があり、陸部により押圧された部位は溝部により押圧された部位よりも雪の密度上昇が大きく、密度分布が生じる。 When tires touch the snowy road surface, the surface pressure causes the snow to undergo isothermal transformation, changing the quality of the snow and increasing its density. FIG. 5 is a diagram schematically showing this point. On a snowy road surface where a tire is in contact with the ground, from the surface side near the tire toward the depth, there is a high density area where the density increase is the largest, a medium density area where the density increase is moderate, and a low density area where the density increase is small. , are formed in layers in this order. Further, the tread pattern has unevenness due to land portions and groove portions, and areas pressed by the land portions experience a greater increase in snow density than portions pressed by the groove portions, resulting in a density distribution.
そのため、動的解析や静的解析において変形する雪モデルにおける密度分布に基づき、その密度に応じた弾塑性特性を雪モデル56に付与することにより、雪の変形による雪質の変化をより実現象に近い状態で再現することができ、計算精度を向上することができる。 Therefore, based on the density distribution in the snow model that deforms in dynamic analysis and static analysis, by giving the snow model 56 elastic-plastic properties according to the density, changes in snow quality due to snow deformation can be seen more realistically. can be reproduced in a state close to that of the previous model, and calculation accuracy can be improved.
一実施形態において、雪の密度ρと弾塑性特性との関係として、下記式(1)~(4)のような組み込み関数を設定してもよい。 In one embodiment, built-in functions such as the following equations (1) to (4) may be set as the relationship between snow density ρ and elastoplastic properties.
ヤング率: E=αeβρ …(1)
ポアソン比: v=0.3 …(2)
付着力: c=γρ+δ …(3)
摩擦角: φ=ερ+η …(4)
式中、α、β、γ、δ、ε及びηは材料固有値であり、γ、δ、ε及びηはトレッドゴム配合に依存して変化する。
Young's modulus: E=αe βρ ...(1)
Poisson's ratio: v=0.3...(2)
Adhesion force: c=γρ+δ…(3)
Friction angle: φ=ερ+η…(4)
In the formula, α, β, γ, δ, ε, and η are material-specific values, and γ, δ, ε, and η vary depending on the tread rubber formulation.
式(1)に示すように、弾性特性であるヤング率Eについては、密度ρとの間で指数関数的な近似関係があり、図6はその一例を示したものである。一方、弾性特性のうちポアソン比vについては、式(2)に示すように、密度ρによらず一定である。 As shown in equation (1), the Young's modulus E, which is an elastic property, has an exponential approximate relationship with the density ρ, and FIG. 6 shows an example of this. On the other hand, among the elastic properties, Poisson's ratio v is constant regardless of the density ρ, as shown in equation (2).
式(3)及び式(4)に示すように、塑性特性である付着力cと摩擦角φについては、密度ρとの間で線形の近似関係がある。 As shown in equations (3) and (4), there is a linear approximate relationship between the adhesive force c, which is a plastic characteristic, and the friction angle φ with the density ρ.
ここで、付着力c及び摩擦角φは、Mohr-Coulomb(モール・クーロン)の降伏モデルにおいて、垂直応力(圧縮応力)σとせん断応力τとの関係τ=c+σtanφを用いて算出される値であり、複数の垂直応力の計測結果から、切片を付着力cとし、傾きtanφ(摩擦角φ)として算出される。図7に垂直応力σとせん断応力τとの関係の一例を示す。 Here, the adhesion force c and the friction angle φ are values calculated using the relationship between normal stress (compressive stress) σ and shear stress τ, τ=c+σtanφ in the Mohr-Coulomb yield model. From the measurement results of a plurality of vertical stresses, it is calculated as the slope tanφ (friction angle φ), with the intercept being the adhesion force c. FIG. 7 shows an example of the relationship between normal stress σ and shear stress τ.
下記表1は、新雪、小しまり雪、しまり雪、ざらめ雪の4種の雪質について、密度ρと、弾塑性特性との関係の一例を示したものである。 Table 1 below shows an example of the relationship between density ρ and elastic-plastic properties for four types of snow: fresh snow, compact snow, compact snow, and rough snow.
なお、以上説明したオイラー要素モデルは、予め作成されたものを入力部12から入力してもよく、その場合、オイラー要素モデル設定部18は、入力されたオイラー要素モデルを解析対象として設定する。また、ハードディスクなどの記憶手段に1又は複数のオイラー要素モデルを予め記憶させておき、マウスやキーボードなどを介して選択されたオイラー要素モデルを、解析対象として設定してもよい。
Note that the Euler element model described above may be created in advance and input from the
[5]静的解析部20
静的解析部20は、タイヤモデル50を転動させずに雪モデル56に対して所定の荷重又は変位で接地させる静的解析を行う。この例では、静的解析は、上記で設定した路面モデル52にオイラー要素モデル54を組み合わせた上で、タイヤモデル50をオイラー要素モデル54の雪モデル56に対して接地させる。
[5]
The
詳細には、タイヤモデル設定部14で得られたタイヤモデル50をリムモデル(不図示)に装着した上で、有限要素解析法による静的解析を行う。すなわち、タイヤモデル50に所定の内圧を充填しながらタイヤモデル50の変形計算を行う内圧充填処理を行い、また、タイヤモデル50を転動させることなく静止した状態で、路面モデル52上のオイラー要素モデル54、詳細には雪モデル56に対して所定の荷重又は変位で接地させながら、タイヤモデル50と雪モデル56の変形計算(即ち、タイヤモデル50の変形計算とオイラー要素モデル54内の雪の挙動計算)を行う接地解析処理を行う。かかる静的解析自体は、汎用解析プログラムを用いた静的陰解法により行うことができ、汎用解析プログラムとしては、例えばダッソー・システムズ社製のAbaqus/Standardなどが挙げられる。
Specifically, the tire model 50 obtained by the tire
図8(A)は、タイヤモデル50をオイラー要素モデル54の雪モデル56に接地させる前の状態を示し、この状態からタイヤモデル50を雪モデル56に所定の荷重又は変位で接地させて、図8(B)に示す接地させた状態とする。この接地させた状態では、オイラー要素モデル54の雪モデル56が変形して、タイヤモデル50の一部が雪モデル56に入り込んだ状態となる。なお、図8において、タイヤモデル50はメッシュを省略して示している。 FIG. 8(A) shows a state before the tire model 50 is brought into contact with the snow model 56 of the Euler element model 54. From this state, the tire model 50 is brought into contact with the snow model 56 with a predetermined load or displacement. The grounded state is shown in 8(B). In this grounded state, the snow model 56 of the Euler element model 54 is deformed, and a portion of the tire model 50 enters the snow model 56. In addition, in FIG. 8, the tire model 50 is shown with the mesh omitted.
一実施形態において、静的解析部20は、タイヤモデル50と雪モデル56の変形計算を行う変形計算部と、変形計算の結果から雪モデル56における雪の密度分布を算出する密度分布算出部と、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を雪モデル56に設定する、即ち弾塑性特性を更新する弾塑性特性更新部と、を含む。このように静的解析の変形計算を行う毎に、その結果として得られる密度分布に応じて弾塑性特性を更新しながら、所定の荷重又は変位で接地するまで変形計算を行う。
In one embodiment, the
[6]動的解析部22
動的解析部22は、タイヤモデル50を雪モデル56上で転動させて動的解析を行う。この例では、タイヤモデル50を雪モデル56上で転動させ、かつ転動するタイヤモデル50の移動に応じてオイラー要素モデル54を路面モデル52上で移動させる動的状態において、タイヤモデル50と雪モデル56の変形計算(即ち、タイヤモデル50の変形計算とオイラー要素モデル54内の雪の挙動計算)を行う動的解析(詳細には、トラクション解析)を行う。
[6]
The
動的解析部22は、タイヤモデル50を前方、即ち図4において矢印D1で示す方向に所定の加速度で並進するように転動(即ち、回転)させるとともに、そのタイヤモデル50の移動に伴って同じ加速度でオイラー要素モデル54を前方に移動させながら、上記変形計算を行う動的解析を実行する。その際、タイヤモデル50とオイラー要素モデル54は、入力部12で入力された解析時間にて、静止状態から最終速度(目標とする並進速度)まで、所定の加速度で移動してもよく、あるいは、目標とする並進速度を瞬時に入力して所望の動的状態としてもよい。
The
動的解析自体は、上記特許文献2に記載の方法や、汎用解析プログラムを用いた動的陽解法により行うことができ、汎用解析プログラムとしては、例えばダッソー・システムズ社製のAbaqus/Explicitなどが挙げられる。より詳細には、解析手法として、タイヤモデルをラグランジュ要素とし、空気/雪のモデルをオイラー要素とした、Abaqus/Explicitによるオイラー・ラグランジュ(CEL)解析を用いて実施することができる。 The dynamic analysis itself can be performed by the method described in Patent Document 2, or by a dynamic explicit method using a general-purpose analysis program. Examples of the general-purpose analysis program include Abaqus/Explicit manufactured by Dassault Systèmes. It will be done. More specifically, the analysis can be carried out using Eulerian-Lagrangian (CEL) analysis using Abaqus/Explicit, in which the tire model is a Lagrangian element and the air/snow model is an Eulerian element.
本実施形態では、動的解析部22は、タイヤモデル50と雪モデル56の変形計算を行う変形計算部と、変形計算の結果から雪モデル56における雪の密度分布を算出する密度分布算出部と、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を雪モデル56に設定する、即ち弾塑性特性を更新する弾塑性特性更新部と、を含むことを特徴とする。このように変形計算を行う毎に、その結果として得られる密度分布に応じて弾塑性特性を更新しながら、所定の解析時間になるまで変形計算を行う。
In this embodiment, the
[7]評価値取得部24
評価値取得部24は、上記動的解析から、雪路面でのタイヤ性能、例えばトラクション性能を評価するための評価値を取得する。例えば、タイヤモデル50のオイラー要素モデル54に対する接地形状、接地面積、接地圧分布など; オイラー要素モデル54の各要素に含まれる雪の体積含有率、反力など; タイヤモデル50の軸力などを評価値として取得する。
[7] Evaluation
The evaluation
[8]タイヤ性能予測部26
タイヤ性能予測部26は、評価値取得部24で得られた評価値に基づいて、雪路面におけるトラクション性能などを予測し、その良否を評価する。
[8] Tire
The tire
[9]出力部28
出力部28は、上記により得られたタイヤ性能の予測結果を出力する。出力は、ディスプレイによって表示したり、プリンタによって印刷したりすることにより行うことができる。
[9]
The
次に、本実施形態に係るシミュレーション方法について、図2及び図3のフローチャートに基づいて説明する。 Next, the simulation method according to this embodiment will be explained based on the flowcharts of FIGS. 2 and 3.
ステップS1において、入力部12から入力されたモデル作成条件に基づき、タイヤモデル設定部14がタイヤモデル50を作成する。予め作成されたタイヤモデル50を入力部12から入力し、入力されたタイヤモデルを解析対象として設定してもよい。そして、ステップS2に進む。
In step S1, the tire
ステップS2において、入力部12から入力されたモデル作成条件に基づき、路面モデル設定部16が路面モデル52を作成する。予め作成された路面モデル52を入力部12から入力し、入力された路面モデルを解析対象として設定してもよい。そして、ステップS3に進む。
In step S2, the road surface
ステップS3において、入力部12から入力されたモデル作成条件に基づき、オイラー要素モデル設定部18がオイラー要素モデル54を作成する。詳細には、メッシュ生成部により、路面上の空間領域を8節点のオイラーメッシュで分割してなるオイラー要素モデル54を作成する。次いで、物体配置部により、オイラー要素モデル54の内部に雪を配置して雪モデル56を形成する。その際、解析しようとする雪質に応じて、雪の密度を設定するとともに、該密度に応じた弾塑性特性を雪モデル56の全体に設定する。そして、ステップS4に進む。
In step S3, the Euler element
ステップS4において、静的解析部20が、ステップS1で得られたタイヤモデル50と、ステップS2で得られた路面モデル52と、ステップS3で得られたオイラー要素モデル54を用いて、有限要素解析法による静的解析を行い、タイヤモデル50を雪モデル56に接地させる。
In step S4, the
詳細には、タイヤモデル50をリムモデル(不図示)に装着した上で、タイヤモデル50に所定の内圧を充填しながらタイヤモデル50の変形計算を行う内圧充填処理を行う。次いで、タイヤモデル50を転動させることなく静止した状態で、路面モデル52上の雪モデル56に対して所定の荷重又は変位になるまで接地させながら、タイヤモデル50と雪モデル56の変形計算(即ち、タイヤモデル50の変形計算とオイラー要素モデル54内の雪の挙動計算)を行う接地解析処理を行う。 Specifically, after the tire model 50 is mounted on a rim model (not shown), an internal pressure filling process is performed in which the tire model 50 is filled with a predetermined internal pressure and the deformation of the tire model 50 is calculated. Next, while the tire model 50 is in a stationary state without rolling and is brought into contact with the snow model 56 on the road surface model 52 until a predetermined load or displacement is reached, the deformation calculation of the tire model 50 and the snow model 56 ( That is, ground contact analysis processing is performed to calculate the deformation of the tire model 50 and to calculate the behavior of snow in the Euler element model 54.
この例では、接地解析処理において、図3に示す各ステップを実施する。タイヤモデル50に付与する上記所定の荷重ないし変位を複数段階に分けて、所定の荷重ないし変位に到達するまで各段階でタイヤモデル50と雪モデル56の変形計算を行う。 In this example, each step shown in FIG. 3 is executed in the ground contact analysis process. The predetermined load or displacement applied to the tire model 50 is divided into a plurality of stages, and deformation calculations of the tire model 50 and the snow model 56 are performed at each stage until the predetermined load or displacement is reached.
ステップS11において、タイヤモデル50に対して第1段階の荷重ないし変位を付与してタイヤモデル50と雪モデル56の変形計算を、例えばAbaqus/Standardを用いた静的陰解法により行う。 In step S11, a first stage load or displacement is applied to the tire model 50, and deformation calculations of the tire model 50 and the snow model 56 are performed by a static implicit method using, for example, Abaqus/Standard.
次いで、ステップS12において、上記変形計算の結果から雪モデル56における雪の密度分布を算出する。すなわち、変形した雪モデル56の各要素における雪の密度を算出する。このような密度分布の算出は、Abaqus/Standardなどの汎用解析プログラムを用いて行うことができる。 Next, in step S12, the density distribution of snow in the snow model 56 is calculated from the result of the above deformation calculation. That is, the density of snow in each element of the deformed snow model 56 is calculated. Calculation of such density distribution can be performed using a general-purpose analysis program such as Abaqus/Standard.
次いで、ステップS13において、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を雪モデル56の各要素に設定する。詳細には、変形した雪モデル56の各要素において、上記で算出した雪の密度から、当該密度に対応する雪の弾塑性特性を求める。例えば、上記式(1)~(4)で表される組み込み関数より、雪の密度に対応する弾塑性特性を求める。そして、雪モデル56の各要素の弾塑性特性を、このようにして求めた弾塑性特性で置き換えることにより、雪モデル56を更新する。 Next, in step S13, elastic-plastic characteristics are set for each element of the snow model 56 according to the density of snow from the obtained density distribution. Specifically, in each element of the deformed snow model 56, the elastic-plastic properties of the snow corresponding to the snow density calculated above are determined. For example, the elastic-plastic properties corresponding to the snow density are determined from the built-in functions expressed by the above equations (1) to (4). Then, the snow model 56 is updated by replacing the elastic-plastic characteristics of each element of the snow model 56 with the elastic-plastic characteristics obtained in this way.
次いで、ステップS14において、更新した雪モデル56を用いて、タイヤモデル50に対して次段階の荷重ないし変位を付与してタイヤモデル50と雪モデル56の変形計算を静的陰解法により行う。 Next, in step S14, using the updated snow model 56, the next stage of load or displacement is applied to the tire model 50, and deformation calculations of the tire model 50 and the snow model 56 are performed by a static implicit method.
そして、ステップS15において、タイヤモデル50に上記所定の荷重ないし変位が付与されたか否かを判定し、所定の荷重ないし変位が付与されていない場合はステップS12に戻り、所定の荷重ないし変位が付与されるまでステップS12~S15を繰り返す。ステップS15において、所定の荷重ないし変位が付与されたと判定されれば、静的解析の接地解析処理は終了する。そして、ステップS5に進む。 Then, in step S15, it is determined whether or not the predetermined load or displacement is applied to the tire model 50. If the predetermined load or displacement is not applied, the process returns to step S12, and the predetermined load or displacement is applied. Steps S12 to S15 are repeated until the If it is determined in step S15 that a predetermined load or displacement has been applied, the ground contact analysis process of the static analysis ends. Then, the process advances to step S5.
ステップS5において、動的解析部22が、接地状態のタイヤモデル50とオイラー要素モデル54を用いて、動的解析(詳細には、トラクション解析)を行う。動的解析では、タイヤモデル50を雪モデル56上で転動させ、かつ転動するタイヤモデル50の移動に応じてオイラー要素モデル54を路面モデル52上で移動させる動的状態において、タイヤモデル50と雪モデル56の変形計算(即ち、タイヤモデル50の変形計算とオイラー要素モデル54内の雪の挙動計算)を行う。
In step S5, the
詳細には、雪モデル56がタイヤモデル50に与える境界条件に基づいて、所定の時間の刻み幅で、タイヤモデル50の変形計算が逐次行われるとともに、タイヤモデル50が雪モデル56に与える境界条件に基づいて、所定の時間の刻み幅で雪の挙動計算が逐次行われる。更に詳述すれば、まず、タイヤモデル50とオイラー要素モデル54を所定の時間の刻み幅で移動させ、タイヤモデル50と雪モデル56との境界面を計算する。次いで、雪モデル56からタイヤモデル50へ作用する力が境界条件として設定され、これに基づいて転動するタイヤモデル50の変形計算が行われ、タイヤモデル50の変位や応力が算出される。一方、タイヤモデル50の変形と転動に伴う速度成分が雪モデル56への境界条件として設定され、これに基づいて雪の挙動計算が行われる。次いで、オイラー要素モデル54内の雪の物理量のマッピング処理が行われる。以上のステップを所定の解析時間が経過するまで繰り返し、所定の解析時間が経過すれば動的解析は終了する。 In detail, deformation calculations of the tire model 50 are sequentially performed at predetermined time intervals based on the boundary conditions that the snow model 56 gives to the tire model 50, and the boundary conditions that the tire model 50 gives to the snow model 56. Based on this, snow behavior calculations are performed sequentially at predetermined time intervals. More specifically, first, the tire model 50 and the Euler element model 54 are moved in predetermined time steps, and the boundary surface between the tire model 50 and the snow model 56 is calculated. Next, the force acting on the tire model 50 from the snow model 56 is set as a boundary condition, and based on this, the deformation of the rolling tire model 50 is calculated, and the displacement and stress of the tire model 50 are calculated. On the other hand, velocity components accompanying deformation and rolling of the tire model 50 are set as boundary conditions for the snow model 56, and snow behavior calculations are performed based on this. Next, mapping processing of the physical quantities of snow within the Eulerian element model 54 is performed. The above steps are repeated until a predetermined analysis time has elapsed, and when the predetermined analysis time has elapsed, the dynamic analysis is completed.
本実施形態では、かかる動的解析において、上記静的解析と同様に、図3に示す各ステップを実施する。動的解析では、ステップS11において、上記所定の時間の刻み幅でのタイヤモデル50の移動におけるタイヤモデル50と雪モデル56の変形計算を、例えばAbaqus/Explicitを用いた動的陽解法により行う。次いで、ステップS12において、変形計算の結果から雪モデル56における雪の密度分布、即ち各要素における雪の密度を、Abaqus/Explicitなどの汎用解析プログラムを用いて算出する。次いで、ステップS13において、得られた密度分布から、雪モデル56の各要素についての雪の密度に応じた弾塑性特性を、例えば上記式(1)~(4)で表される組み込み関数から求め、求めた弾塑性特性を雪モデル56の各要素に設定して雪モデル56を更新する。次いで、ステップS14において、更新した雪モデル56を用いて、次の刻み幅でのタイヤモデル50の移動におけるタイヤモデル50と雪モデル56の変形計算を動的陽解法により行う。そして、ステップS15において、所定の解析時間が経過したか否かを判定し、所定の解析時間が経過していない場合はステップS12に戻り、所定の解析時間が経過するまでステップS12~S15を繰り返す。ステップS15において、所定の解析時間が経過したと判定されれば、動的解析を終了する。 In this embodiment, in this dynamic analysis, each step shown in FIG. 3 is performed similarly to the static analysis described above. In the dynamic analysis, in step S11, deformation calculations of the tire model 50 and the snow model 56 during movement of the tire model 50 at the predetermined time interval are performed by a dynamic explicit method using, for example, Abaqus/Explicit. Next, in step S12, the snow density distribution in the snow model 56, that is, the snow density in each element is calculated from the result of the deformation calculation using a general-purpose analysis program such as Abaqus/Explicit. Next, in step S13, from the obtained density distribution, the elastic-plastic properties according to the snow density for each element of the snow model 56 are determined from the built-in functions expressed by the above formulas (1) to (4), for example. The snow model 56 is updated by setting the obtained elastic-plastic properties to each element of the snow model 56. Next, in step S14, using the updated snow model 56, a dynamic explicit method is used to calculate the deformation of the tire model 50 and the snow model 56 when the tire model 50 moves at the next step size. Then, in step S15, it is determined whether or not a predetermined analysis time has elapsed, and if the predetermined analysis time has not elapsed, the process returns to step S12, and steps S12 to S15 are repeated until the predetermined analysis time has elapsed. . In step S15, if it is determined that the predetermined analysis time has elapsed, the dynamic analysis is ended.
このようにして動的解析が終了した後、ステップS6において、評価値取得部24が、動的解析の結果から、雪路面でのタイヤ性能を評価するための評価値を取得する。そして、ステップS7に進む。
After the dynamic analysis is completed in this manner, in step S6, the evaluation
ステップS7において、タイヤ性能予測部26が、ステップS6で得られた評価値に基づいて雪路面でのタイヤ性能の良否を予測し、出力部28がその結果を出力する。
In step S7, the tire
[作用・効果]
本実施形態では、静的解析及び動的解析を行いながら、変形した雪の密度分布を求め、雪の密度に応じた弾塑性特性を雪モデルに付与してタイヤモデルと雪モデルの変形計算を行う。すなわち、雪の密度と弾塑性特性との間に相関があることを利用して、解析により得られる雪の密度分布から、当該密度分布に応じた弾塑性特性を雪モデルに付与する。そのため、上記従来のように断層撮影画像を用いて雪モデルをあらかじめ層別しなくても、タイヤの面圧などによって踏み固められることで密度分布が生じる雪路面の実現象をシミュレートすることができる。よって、より安価な方法でありながら、実現象の再現性を高めることができ、雪路面でのタイヤ性能の予測精度を向上することができる。
[Action/Effect]
In this embodiment, the density distribution of deformed snow is determined while performing static analysis and dynamic analysis, and elastic-plastic properties are given to the snow model according to the snow density to calculate the deformation of the tire model and snow model. conduct. That is, by utilizing the fact that there is a correlation between snow density and elastoplastic properties, the snow model is given elastoplastic properties according to the density distribution of snow obtained through analysis. Therefore, it is possible to simulate the actual phenomenon of a snowy road surface, where density distribution occurs due to compaction due to tire surface pressure, etc., without having to stratify the snow model in advance using tomographic images as in the conventional method. can. Therefore, although it is a cheaper method, it is possible to improve the reproducibility of actual phenomena and improve the prediction accuracy of tire performance on snowy road surfaces.
また、トレッドパターンの凹凸により生じる雪の密度差についても、その密度差に応じた弾塑性特性を付与してタイヤモデルと雪モデルの変形計算を行うことができるので、雪路面のトラクション時において、トレッド表面のサイプや横溝が雪をよりしっかりと噛み込むことができ、トレッドパターンの寄与を高精度に予測することができる。 In addition, regarding the difference in snow density caused by unevenness of the tread pattern, it is possible to calculate the deformation of the tire model and snow model by adding elastic-plastic properties according to the density difference, so during traction on snowy roads, The sipes and lateral grooves on the tread surface can bite snow more firmly, and the contribution of the tread pattern can be predicted with high accuracy.
[その他の実施形態]
上記実施形態では、動的解析において、タイヤモデル50の移動に応じてオイラー要素モデル54を移動させることとしたが、オイラー要素モデル54は移動させずにタイヤモデル50を移動させるようにしてもよい。
[Other embodiments]
In the above embodiment, in the dynamic analysis, the Euler element model 54 is moved in accordance with the movement of the tire model 50, but the tire model 50 may be moved without moving the Euler element model 54. .
上記実施形態では、静的解析において、図3に示すフローチャートによる雪モデル56の弾塑性特性の更新を行ったが、静的解析においては密度分布に応じて弾塑性特性を更新することなく、弾塑性特性を一定のまま接地解析処理を行ってもよい。 In the above embodiment, in the static analysis, the elastic-plastic properties of the snow model 56 are updated according to the flowchart shown in FIG. 3, but in the static analysis, the elastic-plastic properties are not updated according to the density distribution. Ground contact analysis processing may be performed while keeping the plastic properties constant.
上記実施形態では、動的解析に先立って、タイヤモデル50を転動させずに雪モデル56に対して接地させる静的解析を実施したが、静的解析を実施せずにそのまま動的解析を実施してもよい。 In the above embodiment, prior to the dynamic analysis, a static analysis was performed in which the tire model 50 was brought into contact with the snow model 56 without rolling, but the dynamic analysis was performed without performing the static analysis. May be implemented.
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
10…シミュレーション装置、14…タイヤモデル設定部、16…路面モデル設定部、18…オイラー要素モデル設定部、22…動的解析部、50…タイヤモデル、54…オイラー要素モデル、56…雪モデル
DESCRIPTION OF
Claims (5)
数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定するステップと、
内部に雪を配置した解析モデルとして雪モデルを含むオイラー要素モデルを設定するステップと、
前記タイヤモデルを前記雪モデル上で転動させて動的解析を行うステップと、
を含み、
前記動的解析を行うステップは、前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行うステップと、変形計算の結果から前記雪モデルにおける雪の密度分布を算出するステップと、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を前記雪モデルに設定するステップと、設定された弾塑性特性を持つ前記雪モデルを用いて前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行うステップとを含む、
タイヤのシミュレーション方法。 A tire simulation method that reproduces the behavior of a tire running on a snowy road surface,
a step of setting a tire model modeled with a finite number of elements that can be numerically analyzed;
a step of setting an Eulerian element model including a snow model as an analysis model with snow placed inside;
performing a dynamic analysis by rolling the tire model on the snow model;
including;
The step of performing the dynamic analysis includes a step of calculating the deformation of the tire model and the snow model, a step of calculating the snow density distribution in the snow model from the result of the deformation calculation, and a step of calculating the snow density distribution from the obtained density distribution. the snow model, and the step of calculating the deformation of the tire model and the snow model using the snow model having the set elastic-plastic properties.
How to simulate tires.
前記静的解析を行うステップは、前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行うステップと、変形計算の結果から前記雪モデルにおける雪の密度分布を算出するステップと、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を前記雪モデルに設定するステップと、設定された弾塑性特性を持つ前記雪モデルを用いて前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行うステップとを含む、請求項1に記載のシミュレーション方法。 further comprising the step of performing a static analysis in which the tire model is brought into contact with the snow model without rolling;
The step of performing the static analysis includes a step of calculating the deformation of the tire model and the snow model, a step of calculating the snow density distribution in the snow model from the result of the deformation calculation, and a step of calculating the snow density distribution from the obtained density distribution. The method further comprises the steps of: setting elastic-plastic properties in the snow model according to the density of the snow model; and calculating deformation of the tire model and the snow model using the snow model having the set elastic-plastic properties. The simulation method according to item 1.
数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定部と、
内部に雪を配置した解析モデルとして雪モデルを含むオイラー要素モデルを設定するオイラー要素モデル設定と、
前記タイヤモデルを前記雪モデル上で転動させて動的解析を行う動的解析部と、
を備え、
前記動的解析部は、前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行い、変形計算の結果から前記雪モデルにおける雪の密度分布を算出し、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を前記雪モデルに設定し、設定された弾塑性特性を持つ前記雪モデルを用いて前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行う、
ことを特徴とするタイヤのシミュレーション装置。 A tire simulation device that reproduces the behavior of tires running on snowy roads,
a tire model setting unit that sets a tire model modeled with a finite number of elements that can be numerically analyzed;
Euler element model settings that set up an Euler element model that includes a snow model as an analysis model with snow placed inside;
a dynamic analysis unit that performs dynamic analysis by rolling the tire model on the snow model;
Equipped with
The dynamic analysis section calculates the deformation of the tire model and the snow model, calculates the density distribution of snow in the snow model from the result of the deformation calculation, and calculates the snow density distribution according to the snow density from the obtained density distribution. setting plastic properties in the snow model, and calculating deformation of the tire model and the snow model using the snow model having the set elastic-plastic properties;
A tire simulation device characterized by:
コンピュータに、
数値解析が可能な有限個の要素でモデル化したタイヤモデルを設定するタイヤモデル設定機能と、
内部に雪を配置した解析モデルとして雪モデルを含むオイラー要素モデルを設定するオイラー要素モデル設定機能と、
前記タイヤモデルを前記雪モデル上で転動させて動的解析を行う動的解析機能であって、前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行い、変形計算の結果から前記雪モデルにおける雪の密度分布を算出し、得られた密度分布から雪の密度に応じた弾塑性特性を前記雪モデルに設定し、設定された弾塑性特性を持つ前記雪モデルを用いて前記タイヤモデルと前記雪モデルの変形計算を行う動的解析機能と、
を実現させるためのタイヤシミュレーションプログラム。 A program for reproducing the behavior of tires running on snowy roads,
to the computer,
A tire model setting function that sets a tire model modeled with a finite number of elements that can be numerically analyzed;
Euler element model setting function that sets an Euler element model including a snow model as an analysis model with snow placed inside;
A dynamic analysis function that performs dynamic analysis by rolling the tire model on the snow model, calculates the deformation of the tire model and the snow model, and calculates the amount of snow in the snow model from the result of the deformation calculation. A density distribution is calculated, and elastic-plastic characteristics corresponding to the snow density are set in the snow model based on the obtained density distribution, and the snow model having the set elastic-plastic characteristics is used to create the tire model and the snow model. A dynamic analysis function that calculates the deformation of
A tire simulation program to realize this.
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