JP2006024072A - Rotator model creating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有限要素法を用いたシミュレーション解析によって回転体構造物の特性などを評価する際の解析モデルの作成方法に関する。 The present invention relates to a method for creating an analysis model when evaluating the characteristics of a rotating structure by simulation analysis using a finite element method.
近年では、有限要素法を用いて回転体構造物などの解析モデルを作成して、シミュレーション解析を行うことにより特性を評価し、この評価を用いて実際に製品を製造し試験することなく、この評価結果に基づいて製品を設計することが頻繁になされている。 In recent years, an analysis model of a rotating body structure or the like is created using a finite element method, and the characteristics are evaluated by performing a simulation analysis. This evaluation can be used without actually manufacturing and testing the product. Frequently, products are designed based on evaluation results.
例えば、有限要素法を用いてタイヤモデルを作成して、タイヤ特性を予測し、このタイヤ特性に基づいてタイヤを設計する方法は、種々提案されている。
これらの方法は、いずれもコンピュータを用いて、所望の形状や構成を有するタイヤの解析モデルを作成し、作成したタイヤモデルを用いてタイヤの静止状態あるいは転動状態を再現し、このときタイヤモデルに生じる物理量を取得してタイヤ特性を評価している。
このタイヤ特性を用いることで、実際にタイヤを作製することなく、タイヤ特性の優れたタイヤを設計することができる。
For example, various methods have been proposed for creating a tire model using a finite element method, predicting tire characteristics, and designing a tire based on the tire characteristics.
Each of these methods uses a computer to create an analysis model of a tire having a desired shape and configuration, and reproduces the stationary state or rolling state of the tire using the created tire model. Tire characteristics are evaluated by acquiring physical quantities generated in
By using this tire characteristic, a tire having excellent tire characteristics can be designed without actually manufacturing the tire.
このようなタイヤのシミュレーションに用いるタイヤモデルの作成方法として、タイヤボディ部の２次元形状を周方向に展開して要素分割し、タイヤボディ部の要素を設定し、そのタイヤボディ部の要素よりも詳細に要素分割したトレッドパターン部要素モデルを設定し、タイヤボディ部の要素にトレッドパターン部要素モデルを結合して、タイヤの有限要素モデルを作成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、一般的に、有限要素モデルの各有限要素の変形が大きくなると、有限要素モデルを構成する有限要素のゆがみが大きくなり、有限要素（以降、単に要素をいう）のゆがみが大きくなりすぎると、タイヤ特性を解析する際の演算処理における収束性や解析精度が悪化する。 By the way, in general, when the deformation of each finite element of the finite element model increases, the distortion of the finite element constituting the finite element model increases, and the distortion of the finite element (hereinafter simply referred to as an element) increases. Convergence and analysis accuracy in arithmetic processing when analyzing tire characteristics are deteriorated.
例えば、タイヤの転動時を再現したシミュレーションでは、タイヤ転動時に路面側から加えられる前後力によって、タイヤボディ部の要素はゆがむ。
特許文献１では、回転軸を含む子午断面の２次元形状を周方向に展開して要素分割し、タイヤボディ部の要素を設定している。このため、タイヤボディ部の要素に作用する前後力が大きくなると、要素のゆがみが大きくなり、所定の値を超えた前後力がタイヤボディ部の要素に作用すると、タイヤ特性を解析する際の演算処理における収束性や解析精度が悪化する。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤ等の回転体構造物の解析モデルを構成する要素に大きなゆがみが生じる場合であっても、演算処理における収束性や解析精度の悪化を抑制することができる解析モデルの作成方法を提供することを目的とする。
For example, in a simulation that reproduces the rolling time of a tire, the elements of the tire body portion are distorted by the longitudinal force applied from the road surface side when the tire rolls.
In Patent Document 1, a two-dimensional shape of a meridional section including a rotation axis is developed in the circumferential direction and divided into elements to set the elements of the tire body portion. For this reason, if the longitudinal force acting on the tire body element increases, the distortion of the element increases, and if a longitudinal force exceeding a predetermined value acts on the tire body element, the calculation for analyzing tire characteristics Convergence and analysis accuracy in processing deteriorate.
The present invention has been made in view of such a problem, and even in the case where a large distortion occurs in an element constituting an analysis model of a rotating body structure such as a tire, the convergence property and analysis accuracy of the arithmetic processing are improved. An object of the present invention is to provide a method for creating an analysis model capable of suppressing deterioration.
前記課題を解決するために、本発明は、回転体構造物のシミュレーション解析を実行するために回転体構造物を複数の有限要素により構成した３次元形状の回転体モデルを作成する回転体モデル作成方法であって、前記回転体構造物の断面を再現した２次元平面モデルを作成して、３次元空間上に配置するステップと、前記２次元平面モデルの３次元空間上の配置面から離間し、かつ前記配置面に平行な平面上に位置する中心軸を決定するステップと、前記中心軸を回転の中心として前記２次元平面モデルを展開しつつ、前記２次元平面モデルを展開する面上に、３次元形状の有限要素の境界面を設定することにより、３次元空間上に３次元形状の回転体モデルを作成するステップとを含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention creates a rotating body model for creating a rotating body model having a three-dimensional shape in which the rotating body structure is configured by a plurality of finite elements in order to execute a simulation analysis of the rotating body structure. A method of creating a two-dimensional plane model that reproduces a cross section of the rotating body structure and arranging the model in a three-dimensional space; and separating the two-dimensional plane model from a placement plane in the three-dimensional space. And determining a central axis located on a plane parallel to the arrangement plane, and developing the two-dimensional plane model with the central axis as a center of rotation, while developing the two-dimensional plane model Creating a three-dimensional rotating body model in a three-dimensional space by setting a boundary surface of a three-dimensional shape of a finite element.
前記回転体構造物はタイヤであり、前記２次元平面モデルは、前記タイヤの回転軸に平行であり、前記タイヤの回転軸から所定の距離離間した平面によって前記タイヤを切断したときの、タイヤ断面の少なくとも一部分を再現した２次元モデルであることが好ましい。
また、前記２次元平面モデルの配置面から前記中心軸までの距離は、前記タイヤの内半径の５〜７０％の範囲内に設定されることが好ましい。
The rotating body structure is a tire, and the two-dimensional plane model is parallel to the rotation axis of the tire, and a tire cross section when the tire is cut by a plane separated from the rotation axis of the tire by a predetermined distance. It is preferable that the two-dimensional model reproduces at least a part of
Moreover, it is preferable that the distance from the arrangement surface of the two-dimensional plane model to the central axis is set within a range of 5 to 70% of the inner radius of the tire.
さらに、前記回転体構造物のシミュレーション解析は、所定の回転方向に回転体構造物を変形させるシミュレーションを含み、前記３次元形状の回転体モデルにおける前記有限要素の境界面は、前記回転体モデルの径方向に対して傾斜しており、前記シミュレーションで受ける有限要素の回転方向の変形によってこの傾斜が緩和するように、前記境界面の傾斜が設定されていることが好ましい。 Further, the simulation analysis of the rotating body structure includes a simulation of deforming the rotating body structure in a predetermined rotation direction, and a boundary surface of the finite element in the rotating body model having the three-dimensional shape is defined by the rotating body model. It is preferable that the inclination of the boundary surface is set so that the inclination is relaxed by deformation in the rotational direction of the finite element received in the simulation.
本発明では、回転体構造物の断面を再現した２次元平面モデルを３次元空間上に作成する。そして、３次元空間上の配置面から離間しかつ配置面に平行な平面上に位置する中心軸を回転の中心として、２次元平面モデルを展開しつつ、２次元平面モデルを展開する面上に、３次元形状の有限要素の境界面を設定することにより、３次元空間上に回転体構造物の回転体モデルを作成する。
したがって、本発明によれば、タイヤ等の回転体構造物の回転体モデルを構成する要素に大きなゆがみが生じる場合であっても、演算処理における収束性や解析精度の悪化を抑制することができる解析モデルの作成方法を提供することができる。
In the present invention, a two-dimensional plane model that reproduces the cross section of the rotating body structure is created in a three-dimensional space. On the plane on which the two-dimensional plane model is developed while developing the two-dimensional plane model with the central axis located on the plane that is separated from the arrangement plane in the three-dimensional space and parallel to the arrangement plane as the center of rotation A rotating body model of a rotating body structure is created in a three-dimensional space by setting a boundary surface of a three-dimensional finite element.
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the deterioration of convergence and analysis accuracy in arithmetic processing even when a large distortion occurs in elements constituting a rotating body model of a rotating body structure such as a tire. A method for creating an analysis model can be provided.
以下、本発明の回転体モデル作成方法をタイヤモデル作成方法に適用した一例について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
図１は、タイヤモデル作成方法を実行し、実際のタイヤ特性試験をシミュレーションして、タイヤ特性の解析を実行するシミュレーション装置の概略を示す概略図である。
Hereinafter, an example in which the rotating body model creation method of the present invention is applied to a tire model creation method will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an outline of a simulation apparatus that executes a tire model creation method, simulates an actual tire characteristic test, and executes an analysis of tire characteristics.
シミュレーション装置１は、各種演算処理を実行するとともに各部を統括して制御する中央演算処理装置（ＣＰＵ）２と、このＣＰＵ２のワークエリアとして機能したり、ＣＰＵ２によって実行される処理プログラムや、ＣＰＵ２によって実行される処理プログラムの処理結果や各種データ等を記憶するメモリ３とを備え、ＣＰＵ２とメモリ３はバスを介して接続される。
メモリ３としては、コンデンサに電気を蓄えることによって、情報を記憶するＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、コンデンサを使用せず、論理回路でメモリを構成しているＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）や、ＣＰＵによる実行プログラムなどを記憶する不揮発性で読み取り専用なＲＯＭ（Read Only Memory）などの半導体記憶装置がある。
The simulation apparatus 1 executes various arithmetic processes and centrally controls each part, and functions as a work area of the
As the
また、シミュレーション装置１は、Ｉ／Ｏインターフェース４を介して、入力装置５、出力装置６および外部記憶装置７に接続され、これらとの間でデータのやり取りを行う。
入力装置５は、モデル作成条件、処理条件、あるいは特性演算条件など各種の条件を入力するものであり、代表的なものとしてキーボードやマウスなどがある。出力装置６は、入力装置５からの入力結果やタイヤ特性の解析結果などを表示するものであり、代表的なものとしてディスプレイやプリンタなどがある。
外部記憶装置７としては、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤといった光学ディスクなどがある。
The simulation apparatus 1 is connected to an input device 5, an output device 6, and an external storage device 7 via the I /
The input device 5 inputs various conditions such as model creation conditions, processing conditions, or characteristic calculation conditions, and representative examples include a keyboard and a mouse. The output device 6 displays an input result from the input device 5, an analysis result of tire characteristics, and the like, and representative examples include a display and a printer.
Examples of the external storage device 7 include a magnetic disk such as a flexible disk and an optical disk such as a CD and a DVD.
このようなシミュレーション装置１は、オペレータの入力に従って、有限要素法（Finite Element Method）によるタイヤの解析モデル（以下、タイヤモデルという）を作成し、シミュレーション条件を設定した後に、タイヤ特性試験をシミュレーションすることによってタイヤ特性を解析する。 Such a simulation apparatus 1 creates a tire analysis model (hereinafter referred to as a tire model) by a finite element method (hereinafter referred to as a tire model) according to an operator input, sets simulation conditions, and then simulates a tire characteristic test. The tire characteristics are analyzed.
図２は、本発明の回転体モデル作成方法により作成されたタイヤモデルの一例を示す。
タイヤモデルにおける要素の境界面は、タイヤモデルのラジアル方向に対して傾斜していることを特徴としている。この傾斜は、シミュレーションで受ける要素の回転方向の変形を緩和するように、オフセット量Ｓを用いて設定される。
オフセット量Ｓは、タイヤモデルの傾斜した境界面を含む平面を第１平面とし、その第１平面から離間し、かつタイヤ中心軸を含む平面を第２平面とする場合に、第１平面と第２平面は互いに平行な関係にあり、その平面間の距離をいう。
FIG. 2 shows an example of a tire model created by the rotating body model creation method of the present invention.
The boundary surface of the elements in the tire model is characterized by being inclined with respect to the radial direction of the tire model. This inclination is set using the offset amount S so as to relieve the deformation in the rotation direction of the element received in the simulation.
The offset amount S is the same as that of the first plane when the plane including the inclined boundary surface of the tire model is the first plane, the plane spaced apart from the first plane and including the tire central axis is the second plane. The two planes are parallel to each other and refer to the distance between the planes.
オフセット量Ｓは、例えば、タイヤモデルの外周面にせん断応力が作用する解析を実行する場合に、そのせん断応力による、タイヤモデルの各要素の歪みを打ち消すように設定される。すなわち、シミュレーションで受ける要素の回転方向の変形によって、ラジアル方向に対する傾斜が緩和するように、前記境界面の傾斜が設定されている。
このオフセット量Ｓは、予め想定されるタイヤモデルの内半径Ｒを用いて規定される。
The offset amount S is set, for example, so as to cancel the distortion of each element of the tire model due to the shear stress when an analysis in which a shear stress acts on the outer peripheral surface of the tire model is executed. That is, the inclination of the boundary surface is set so that the inclination with respect to the radial direction is alleviated by the deformation in the rotation direction of the element received in the simulation.
This offset amount S is defined using an inner radius R of a tire model assumed in advance.
さらに、オフセット量Ｓについて説明すると、例えば、オフセット量Ｓがタイヤの内半径Ｒと同じ場合には、オフセット量のタイヤ内半径に対する比率は１００％である。このときタイヤのラジアル方向に対する傾斜が最も激しい。一方、オフセット量Ｓが内半径Ｒを超えると、第２平面上にある中心軸を中心に、２次元平面モデルを展開しても、タイヤ回転軸Ｏを含む平面に対して要素の境界面が傾斜したタイヤモデルは作成できない。
したがって、オフセット量のタイヤ内半径に対する比率が０％の場合には、２次元平面モデルと中心軸は同じ平面上に存在し、第１平面と第２平面とは等しく、タイヤのラジアル方向に対して傾斜はなくなる。
このオフセット量Ｓは、タイヤモデルの内半径に対して５〜７０％の範囲の比率であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜３０％の範囲である。
Further, the offset amount S will be described. For example, when the offset amount S is the same as the tire inner radius R, the ratio of the offset amount to the tire inner radius is 100%. At this time, the tire is most inclined with respect to the radial direction. On the other hand, when the offset amount S exceeds the inner radius R, even if the two-dimensional plane model is developed around the central axis on the second plane, the boundary surface of the element with respect to the plane including the tire rotation axis O An inclined tire model cannot be created.
Therefore, when the ratio of the offset amount to the tire inner radius is 0%, the two-dimensional plane model and the central axis are on the same plane, the first plane and the second plane are equal, and the radial direction of the tire And the slope disappears.
The offset amount S is preferably a ratio in the range of 5 to 70% with respect to the inner radius of the tire model, and more preferably in the range of 10 to 30%.
タイヤモデルでは、測定する部分によってその半径が異なるが、内半径Ｒは、ラジアル方向に対して境界面が傾斜した要素からなるタイヤモデルの各部分の半径のうちで、最も半径が小さくなる部分の半径をいう。
タイヤモデル全体を、ラジアル方向に対して境界面が傾斜した要素で構成する場合には、タイヤモデルの最も外周に位置するトレッド部の半径は最も大きく、逆にビード部の半径が最も小さい。したがって、タイヤモデルの内半径Ｒとは、半径が最も小さいビード部の半径でもある。
In the tire model, the radius varies depending on the portion to be measured, but the inner radius R is the radius of the portion of the tire model that is composed of elements whose boundary surfaces are inclined with respect to the radial direction. This is the radius.
When the entire tire model is configured with elements whose boundary surfaces are inclined with respect to the radial direction, the radius of the tread portion located on the outermost periphery of the tire model is the largest, and conversely, the radius of the bead portion is the smallest. Therefore, the inner radius R of the tire model is also the radius of the bead portion having the smallest radius.
図３は、オフセット量Ｓと内半径Ｒとの関係を説明するための図であり、２次元平面モデルを、中心軸Ｏを中心に展開しながら、タイヤ周方向にｎ分割した場合について説明する。図３には四つの節点（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有する要素が表され、θ０は中心軸と節点Ａおよび節点Ｂを結んだ線のなす角であり、２π／ｎで表される。θ１は節点Ａの内角であり、θ２は節点Ｂの内角であり、θ１およびθ２は、オフセット量Ｓと内半径Ｒをもちいて、下記式（１），（２）により表される。
θ１＝π／２＋π／ｎ−ｓｉｎ−１（Ｓ／Ｒ） ・・・（１）
θ２＝π／２＋π／ｎ＋ｓｉｎ−１（Ｓ／Ｒ） ・・・（２）
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the offset amount S and the inner radius R. A case where the two-dimensional plane model is divided into n in the tire circumferential direction while being developed around the central axis O will be described. . FIG. 3 shows an element having four nodes (A, B, C, D), and θ 0 is an angle formed by a line connecting the central axis and nodes A and B, and is expressed by 2π / n. The θ 1 is the inner angle of node A, θ 2 is the inner angle of node B, and θ 1 and θ 2 are expressed by the following equations (1) and (2) using the offset amount S and the inner radius R. The
θ 1 = π / 2 + π / n−sin −1 (S / R) (1)
θ 2 = π / 2 + π / n + sin −1 (S / R) (2)
図４は、本発明の作成方法によって作成されたタイヤモデルに対して、前後方向へ路面を変位させてタイヤに前後力を加えるシミュレーションを示す。
図５は図４に示すタイヤモデルを用いたシミュレーションにおいて、前後力によるタイヤモデルの要素変形の一実施例を示す図である。図５（ａ）はせん断応力がかかる前のタイヤモデルの要素を示し、図５（ｂ）はせん断応力をかけた後のタイヤモデルの要素を示す。
転同時にタイヤに加わる前後力の影響を解析する場合には、接地面となる路面モデルをタイヤモデルに接触させて、路面モデルを前後方向に変位させ、タイヤ特性を解析する。前後方向とは、タイヤモデルを転同させた場合におけるタイヤの進行方向であり、タイヤ外周面の接地面における接線方向である。
FIG. 4 shows a simulation of applying a longitudinal force to the tire by displacing the road surface in the front-rear direction with respect to the tire model created by the creation method of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of the deformation of the tire model due to the longitudinal force in the simulation using the tire model shown in FIG. FIG. 5A shows the elements of the tire model before the shear stress is applied, and FIG. 5B shows the elements of the tire model after the shear stress is applied.
When analyzing the influence of the longitudinal force applied to the tire at the same time as rolling, the road surface model serving as the contact surface is brought into contact with the tire model, the road surface model is displaced in the longitudinal direction, and the tire characteristics are analyzed. The front-rear direction is the tire traveling direction when the tire model is rolled, and is a tangential direction on the ground contact surface of the tire outer peripheral surface.
このような前後方向へ路面を変位させてタイヤに前後力を加えるシミュレーションでは、路面モデルの前後方向の変位によってタイヤモデルの接地面にせん断応力が発生し、タイヤモデルの各要素は変形される。
本発明に係る作成方法によって作成された有限要素モデルは、せん断応力がかかる向きと反対方向に予めひずませた要素を設定するため（図５（ａ））、せん断応力によって要素が変形されても、その要素のひずみを緩和することができる（図５（ｂ））。
したがって、タイヤモデルを構成する要素に大きなせん断応力が作用する場合であっても、要素のゆがみを抑え、シミュレーションの演算処理における収束性や解析精度の悪化を抑制することができる。
In such a simulation in which the road surface is displaced in the front-rear direction and a longitudinal force is applied to the tire, a shear stress is generated on the contact surface of the tire model due to the displacement in the front-rear direction of the road model, and each element of the tire model is deformed.
In the finite element model created by the creation method according to the present invention, elements that are distorted in advance are set in the direction opposite to the direction in which shear stress is applied (FIG. 5A). However, the distortion of the element can be relaxed (FIG. 5B).
Therefore, even when a large shearing stress acts on the elements constituting the tire model, the distortion of the elements can be suppressed, and the convergence in the calculation processing of the simulation and the deterioration of the analysis accuracy can be suppressed.
図６はタイヤモデル作成方法の流れを示すフロー図である。
３次元空間座標系の第１平面上に、２次元平面モデルを作成し、メッシュ分割する（ステップＳ１０１）。
ここで作成される２次元平面モデルは、図７に示すように、タイヤ径方向におけるタイヤモデルの断面形状に対して傾斜した平面モデルである。このような平面モデルの作成方法について特に限定はないが、所望のタイヤモデルのラジアル方向における断面形状を作成し、その断面形状を所定の角度で傾斜させて、それを射影させることにより平面モデルは作成することができる。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the tire model creation method.
A two-dimensional plane model is created on the first plane of the three-dimensional space coordinate system and divided into meshes (step S101).
The two-dimensional plane model created here is a plane model inclined with respect to the cross-sectional shape of the tire model in the tire radial direction, as shown in FIG. Although there is no particular limitation on the method of creating such a planar model, a planar model is created by creating a cross-sectional shape in the radial direction of a desired tire model, inclining the cross-sectional shape at a predetermined angle, and projecting it. Can be created.
２次元平面モデルを含む第１平面から離間し、かつ平行な第２平面を設定する（ステップＳ１０２）。
第１平面と第２平面との距離であるオフセット量Ｓは、前後力などタイヤモデルの外周面に作用するせん断応力に応じて、タイヤモデルの各要素の歪みを打ち消すように設定され、予め想定されるタイヤモデルの内半径Ｒによって決定される。
A second plane that is separated from and parallel to the first plane including the two-dimensional plane model is set (step S102).
The offset amount S, which is the distance between the first plane and the second plane, is set so as to cancel out the distortion of each element of the tire model according to the shear stress acting on the outer peripheral surface of the tire model such as the longitudinal force. Is determined by the inner radius R of the tire model.
第２平面上に２次元平面モデルを展開する際に回転の中心となる中心軸Ｏを設定する（ステップＳ１０３）。中心軸Ｏは、第２平面上への２次元平面モデルを基準に、タイヤモデルの内半径Ｒとオフセット量Ｓとの関係から決定される。 A central axis O that is the center of rotation when the two-dimensional plane model is developed on the second plane is set (step S103). The central axis O is determined from the relationship between the inner radius R of the tire model and the offset amount S on the basis of the two-dimensional plane model on the second plane.
２次元平面モデルを中心軸Ｏを回転の中心として展開しながら、展開面上に境界面を設けることによりメッシュ分割してタイヤモデルを作成する（ステップＳ１０４）。
このようにして作成されたタイヤモデルは、せん断応力がかかる向きと反対方向に予めひずませた要素で構成されるため、せん断応力による要素の変形によって、その要素がひずむことを抑え、シミュレーションの演算処理における収束性や解析精度の悪化を抑制することができる。
While developing the two-dimensional plane model with the central axis O as the center of rotation, a tire model is created by dividing the mesh by providing a boundary surface on the development surface (step S104).
Since the tire model created in this way is composed of pre-distorted elements in the direction opposite to the direction in which the shear stress is applied, the deformation of the element due to the shear stress prevents the element from being distorted, Deterioration of convergence and analysis accuracy in arithmetic processing can be suppressed.
上述の実施形態では、タイヤモデル全体の２次元形状を作成し、回転軸を中心に展開したが、本発明はこれに限定されない。図８にその他の実施形態におけるタイヤモデルの側面図を示す。
図８（ａ）から（ｃ）はタイヤの半径に応じてタイヤモデルの一部を予めひずませた要素で構成したタイヤモデルの側面図である。図８（ａ）はタイヤの半径が大きい領域を予めひずませた要素で構成したタイヤモデルを示し、図８（ｂ）はタイヤの半径が小さい領域を予めひずませた要素で構成したタイヤモデルを示す。図８（ｃ）はサイドウォール部の一部を予めひずませた要素で構成したタイヤモデルの側面図である。
このようなタイヤモデルは、予めひずませた要素で構成された有限要素モデルを上述の作成方法によって作成し、残りの有限要素モデルを別途作成し、これらの有限要素モデルを結合することによって作成することができる。
このようにタイヤモデル全体に対して要素を予めひずませる必要はなく、解析精度に与える影響が大きいであると想定される部分の要素をななめに設定してもよい。
In the above-described embodiment, the two-dimensional shape of the entire tire model is created and developed around the rotation axis, but the present invention is not limited to this. FIG. 8 shows a side view of a tire model in another embodiment.
FIGS. 8A to 8C are side views of a tire model constituted by elements in which a part of the tire model is distorted in advance according to the radius of the tire. FIG. 8 (a) shows a tire model configured with an element in which a region with a large radius of the tire is previously distorted, and FIG. 8 (b) shows a tire configured with an element in which a region with a small radius of the tire is distorted in advance. The model is shown. FIG.8 (c) is a side view of the tire model comprised by the element which distorted a part of sidewall part previously.
Such a tire model is created by creating a finite element model composed of pre-distorted elements by the above creation method, creating the remaining finite element models separately, and combining these finite element models. can do.
Thus, it is not necessary to distort elements for the entire tire model in advance, and the elements of the parts that are assumed to have a large influence on the analysis accuracy may be set smoothly.
以上の実施形態では、本発明の回転体モデル作成方法をタイヤモデル作成方法に適用した一例について説明したが、本発明に適用される回転体モデルは、長尺状のシート部材を搬送するベルトコンベア等のローラや、電車の車輪等、回転により負荷を受けて変形する回転体構造物にも好適に利用することができる。 In the above embodiment, an example in which the rotating body model creating method of the present invention is applied to the tire model creating method has been described. However, the rotating body model applied to the present invention is a belt conveyor that conveys a long sheet member. It can also be suitably used for a rotating body structure that is deformed by receiving a load by rotation, such as a roller such as a train wheel.
以上、本発明に係る回転体モデルの作成方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。 As described above, the method for creating the rotating body model according to the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. May be performed.
１ シミュレーション装置
２ ＣＰＵ
３ メモリ
４ インターフェース
５ 入力装置
６ 出力装置
７ 外部記憶装置
1
3
Claims (4)
前記回転体構造物の断面を再現した２次元平面モデルを作成して、３次元空間上に配置するステップと、
前記２次元平面モデルの３次元空間上の配置面から離間し、かつ前記配置面に平行な平面上に位置する中心軸を決定するステップと、
前記中心軸を回転の中心として前記２次元平面モデルを展開しつつ、前記２次元平面モデルを展開する面上に、３次元形状の有限要素の境界面を設定することにより、３次元空間上に３次元形状の回転体モデルを作成するステップとを含むことを特徴とする回転体モデル作成方法。 A rotating body model creating method for creating a rotating body model having a three-dimensional shape in which a rotating body structure is configured by a plurality of finite elements in order to perform a simulation analysis of the rotating body structure,
Creating a two-dimensional plane model that reproduces the cross section of the rotating body structure and placing it in a three-dimensional space;
Determining a central axis located on a plane parallel to the arrangement plane and spaced from the arrangement plane in the three-dimensional space of the two-dimensional plane model;
While developing the two-dimensional plane model with the central axis as the center of rotation, a boundary surface of a three-dimensional shape finite element is set on the plane on which the two-dimensional plane model is developed, and the three-dimensional space is set on the three-dimensional space. And a step of creating a three-dimensional rotating body model.
前記２次元平面モデルは、前記タイヤの回転軸に平行であり、前記タイヤの回転軸から所定の距離離間した平面によって前記タイヤを切断したときの、タイヤ断面の少なくとも一部分を再現した２次元モデルである請求項１に記載の回転体モデル作成方法。 The rotating body structure is a tire,
The two-dimensional plane model is a two-dimensional model that reproduces at least a part of a tire cross section when the tire is cut by a plane parallel to the rotation axis of the tire and spaced apart from the rotation axis of the tire by a predetermined distance. The rotating body model creation method according to claim 1.
前記３次元形状の回転体モデルにおける前記有限要素の境界面は、前記回転体モデルの径方向に対して傾斜しており、
前記シミュレーションで受ける有限要素の回転方向の変形によってこの傾斜が緩和するように、前記境界面の傾斜が設定されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転体モデル作成方法。 The simulation analysis of the rotating body structure includes a simulation of deforming the rotating body structure in a predetermined rotation direction,
The boundary surface of the finite element in the three-dimensional shape rotating body model is inclined with respect to the radial direction of the rotating body model,
The rotating body model creation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the inclination of the boundary surface is set so that the inclination is relaxed by deformation in a rotation direction of a finite element received in the simulation.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2004202896A JP2006024072A (en) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | Rotator model creating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004202896A JP2006024072A (en) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | Rotator model creating method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006024072A true JP2006024072A (en) | 2006-01-26 |
Family
ID=35797289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004202896A Withdrawn JP2006024072A (en) | 2004-07-09 | 2004-07-09 | Rotator model creating method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006024072A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108287975A (en) * | 2018-02-05 | 2018-07-17 | 洛阳理工学院 | A kind of Fast implementation that tire finite element two-dimensional grid divides |
-
2004
- 2004-07-09 JP JP2004202896A patent/JP2006024072A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108287975A (en) * | 2018-02-05 | 2018-07-17 | 洛阳理工学院 | A kind of Fast implementation that tire finite element two-dimensional grid divides |
| CN108287975B (en) * | 2018-02-05 | 2022-01-21 | 洛阳理工学院 | Rapid implementation method for tire finite element two-dimensional meshing |
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