JP2006293432A - ３次元数値解析モデルの作成方法、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラム。 - Google Patents

Abstract

【課題】製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる３次元数値解析モデルの作成方法、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラムを提供する。
【解決手段】トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成方法において、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択ステップと、選択ステップにおいて選択された幾何学情報、境界条件、材料特性及び３次元数値解析モデルを、使用する数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力ステップとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成装置、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラムに関する。

従来、空気入りタイヤ等のトロイダル状の物体を、有限個の要素でモデル化して３次元数値解析モデルを作成し、有限要素法(Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ(ＦＥＭ))を用いて解析する方法が知られている。

空気入りタイヤ等のトロイダル状物体の３次元数値解析モデルを作成する方法として、まず始めに、回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成し、次に、この２次元数値解析モデルを回転軸に対して回転させることによって作成する方法がある(例えば、特許文献１参照)。また、このような３次元数値解析モデルを作成する場合には、解析に用いるソフトウェアに付随する専用のプリプロセッサ(以下において、専用プリプロセッサ)、若しくは、汎用のプリプロセッサ(以下において、汎用プリプロセッサ)を用いることが一般的である。
特許第３３１４０８２号公報

しかしながら、上記のような、専用プリプロセッサ及び汎用プリプロセッサには、それぞれ短所がある。

例えば、専用プリプロセッサを用いる場合、３次元数値解析モデルを作成する場合に必要となる境界条件や材料特性等の全ての情報を、解析に用いるソフトウェアに伝達することは可能であるが、一般的に、３次元数値解析モデルを作成する場合に用いたソフトウェアとは異なるソフトウェアの入力ファイルを作成することはできないため、人力を用いて作成することが必要となる。

また、汎用プリプロセッサを用いる場合、解析に用いる主要のソフトウェアに伝達することは可能であるが、複雑な境界条件や材料特性等の完全な互換性を得ることができないため、人力で修正を加えることが必要となる。

さらに、解析に用いるソフトウェアに応じて、１つの条件を表現するのに必要な内容が異なる場合や、解析に費やす時間が異なることによって断面数等を変更する必要が発生する場合等がある。

上記のように、解析に用いられるソフトウェアに適した変換を、人力を用いて行わなければならない場合があるため、製品開発における期間及び人手による労力を増大させていた。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑み、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる３次元数値解析モデルの作成方法、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成方法において、構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成する２次元数値解析モデル作成ステップと、２次元数値解析モデルを回転軸に対して回転させることにより、３次元数値解析モデルを作成する３次元数値解析モデル作成ステップと、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択ステップと、選択ステップにおいて選択された幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力ステップとを有することを特徴とする３次元数値解析モデルの作成方法であることを要旨とする。

かかる特徴によれば、３次元数値解析モデルの作成方法が、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択ステップと、選択ステップにおいて選択された幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力ステップとを有するため、単一の２次元数値解析モデルから、様々な解析を行うための複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法に応じたデータを短時間に、かつ間違いなく取得し、３次元数値解析モデルを作成することが可能となることにより、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

ここで、複数の数値解析ソフトウェアとは、例えば、ＡＮＳＹＳ、ＡＤＩＮＡ、ＡＢＡＱＵＳ、ＤＹＴＲＡＮ、ＬＳ−ＤＹＮＡ、ＭＡＲＣ、ＮＡＳＴＲＡＮ、ＰＡＭ ＤＲＡＳＨ等が挙げられる。

また、複数の数値解析手法とは、例えば、静的な釣合解析、動的な運動や振動を伴う解析、熱伝導や流体との連成を伴う解析、音の伝播を扱う音響解析、音響解析と構造解析の連成解析等が挙げられる。

また、幾何学情報とは、接触物体モデルの形状、大きさ、及び位置、角度を示す情報である。ここで、位置、角度は、絶対位置、絶対角度の場合や、３次元数値解析モデルに対する相対位置、相対角度の場合がある。

また、境界条件とは、３次元数値解析モデル又は接触物体モデルの境界における物理量を規定する条件及び外力として働く体積力を指定する条件である。

また、材料特性とは、３次元数値解析モデル又は接触物体モデルに用いられる材料の特性であり、例えば、ヤング率、ポアソン比、質量密度、熱伝導率等が挙げられる。

また、境界条件は、３次元数値解析モデルと接触物体モデルとの摩擦特性に関することが好ましい。境界条件が、解析の着眼点等によって変更させることが多い３次元数値解析モデルと接触物体モデルとの摩擦特性に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

例えば、３次元数値解析モデルが空気入りタイヤである場合には、接触物体モデルとなる路面(粗い路面、滑らかな路面等)や突起物等、様々な物体との摩擦特性の解析が必要とされる。

また、境界条件は、３次元数値解析モデル内部の空気圧に関することが好ましい。境界条件が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル内部の空気圧に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、境界条件は、３次元数値解析モデル又は接触物体モデルに負荷される表面力、体積力又は集中力の時間変化に関することが好ましい。境界条件が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル又は接触物体モデルに負荷される表面力、体積力又は集中力の時間変化に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

ここで、表面力とは、３次元数値解析モデルの内部の空気圧により３次元数値解析モデルの表面に作用する力のことである。

また、体積力とは、変形や接触を伴わずに体積に応じて負荷される力であり、例えば、磁力が挙げられる。なお、３次元数値解析モデルが空気入りタイヤである場合においては、重力と遠心力とが挙げられる。

また、集中力とは、３次元数値解析モデル又は接触物体モデルの一部に対して集中的に働く力のことである。例えば、３次元数値解析モデルがタイヤであり、接触物体モデルがホイール及び路面の場合には、ホイール中心に負荷される軸力等がこれに当たる。

また、境界条件は、３次元数値解析モデル又は接触物体モデルの絶対的な又は相対的な変位、速度、加速度の時間変化に関することが好ましい。境界条件が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル又は接触物体モデルの絶対的な又は相対的な変位、速度、加速度の時間変化に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、接触物体の幾何学情報は、３次元数値解析モデル及び接触物体の相対位置又は相対角度、若しくは絶対位置又は絶対角度に関することが好ましい。接触物体の幾何学情報が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル及び接触物体の相対位置又は相対角度、若しくは絶対位置又は絶対角度に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

例えば、３次元数値解析モデルが空気入りタイヤである場合には、この空気入りタイヤが鉛直方向に荷重する解析、車輌進行方向に転動する解析、この空気入りタイヤがキャンバー角を有して路面と接触する解析、スリップアングルを有して路面上を転動する解析など、様々な接触物体の相対位置又は相対角度、若しくは絶対位置又は絶対角度に関して解析することが必要とされる。

また、接触物体の幾何学情報は、接触物体の形状、大きさに関することが好ましい。接触物体の幾何学情報が、解析の着眼点等によって変更されることが多い接触物体の形状、大きさに関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

例えば、３次元数値解析モデルが空気入りタイヤであり、接触物体モデルが路面である場合には、このタイヤが路面上を転動する解析をする際に、様々な形や大きさの突起や凹凸を有する路面や、タイヤ用の室内実験設備を模してドラム状の回転体の路面を用いて解析する必要がある。

本発明の第２の特徴は、トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成装置において、構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成する２次元数値解析モデル作成部と、２次元数値解析モデルを回転軸に対して回転させることにより、３次元数値解析モデルを作成する３次元数値解析モデル作成部と、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び３次元数値解析モデルと接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択部と、選択部が選択した幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力部とを有することを特徴とする３次元数値解析モデルの作成装置であることを要旨とする。

かかる特徴によれば、３次元数値解析モデルの作成装置が、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、複数の数値解析ソフトウェア及び複数の解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択部と、選択部が選択した幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力部とを有するため、単一の２次元数値解析モデルから、様々な解析を行うための複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法に応じたデータを短時間に、かつ間違いなく取得し、３次元数値解析モデルを作成することが可能となることにより、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

本発明の第３の特徴は、トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成プログラムにおいて、構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成する２次元数値解析モデル作成手順と、２次元数値解析モデルを回転軸に対して回転させることにより、３次元数値解析モデルを作成する３次元数値解析モデル作成手順と、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択手順と、選択手順が選択した幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力手順とを実行させることを特徴とする３次元数値解析モデルの作成プログラムであることを要旨とする。

かかる特徴によれば、３次元数値解析モデルの作成プログラムが、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択手順と、選択手順が選択した幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力手順とを実行させるため、単一の２次元数値解析モデルから、様々な解析を行うための複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法に応じたデータを短時間に、かつ間違いなく取得し、３次元数値解析モデルを作成することが可能となることにより、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

本発明によると、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる３次元数値解析モデルの作成方法、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラムを提供することができる。

(３次元数値解析モデルの作成装置の構成)
以下において、本実施形態における３次元数値解析モデルの作成装置２００について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態における３次元数値解析モデルの作成装置２００は、図１に示すように、入力部２１１と、処理部２１２と、記憶部２１３と、表示部２１４と、プログラム保持部２１５とを備える。

入力部２１１は、キーボード及びマウス等の機器であり、３次元数値解析モデルを作成するための必要な情報を入力する。入力部２１１に対して入力操作が行われることにより、対応する必要なキー情報や位置情報が処理部２１２に伝達される。

処理部２１２は、各種情報設定部２１２aと、２次元数値解析モデル作成部２１２ｂと、３次元数値解析モデル作成部２１２ｃと、選択部２１２ｄと、出力部２１２ｅとから構成されている。

具体的に、各種情報設定部２１２ａは、入力部２１１に入力された各種情報を、記憶部２１３にデータとして設定する。

ここで、各種情報とは、作成する３次元数値解析モデルの形状、大きさ、材質、重量等である。３次元数値解析モデルが、例えば空気入りタイヤである場合においては、この空気入りタイヤに用いられるゴムやコードの材料やその特性、空気圧や荷重等である。

２次元数値解析モデル作成部２１２ｂは、各種情報設定部２１２ａによって設定された各種情報や形状や構造等を示す設計データに基づいて、構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデル１を作成する。

３次元数値解析モデル作成部２１２ｃは、２次元数値解析モデル作成部２１２ｂにおいて作成された２次元数値解析モデル１を、回転軸Ｃに対して回転させることにより、３次元数値解析モデル１０を作成する。

選択部２１２ｄは、予め登録されている、３次元数値解析モデル１０及び３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、３次元数値解析モデル１０を数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する。

ここで、予め登録されている、３次元数値解析モデル１０及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性は、例えば、一覧表に示されている。この一覧表については、後に詳述する。

また、境界条件とは、３次元数値解析モデルと接触物体モデルとの摩擦特性や、３次元数値解析モデル内部の空気圧に関すること、３次元数値解析モデル又は接触物体モデルに負荷される表面力、体積力又は集中力の時間変化に関すること、３次元数値解析モデル又は接触物体モデルの絶対的な又は相対的な変位、速度、加速度の時間変化に関すること等である。

また、接触物体の幾何学情報は、３次元数値解析モデル及び接触物体の相対位置又は相対角度、若しくは絶対位置又は絶対角度に関すること、又は、接触物体の形状、大きさに関することである。

出力部２１２ｅは、選択部２１２ｄが選択した幾何学情報、境界条件、材料特性及び３次元数値解析モデルを、使用する数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する。

出力とは、表示部２１４に表示することに限定されることはなく、紙等に印刷されても、音として出力されてもよい。

記憶部２１３は、入力部２１１に入力され、各種情報設定部２１２ａによって設定されたデータ、及び上述したような一覧表を記憶する。

表示部２１４は、出力部２１２ｅによって出力された結果を表示する。また、この表示部２１４は、入力部２１１に入力された情報を表示してもよい。

プログラム保持部２１５は、３次元数値解析モデル作成処理などを処理部２１２に実行させるための３次元数値解析モデルの作成プログラムを保存する記憶媒体である。記憶媒体は、例えば、ＲＡＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＩＣチップ、カセットテープ等が挙げられる。このようなプログラムを保持した記録媒体によれば、プログラムの保存、運搬、販売等を容易に行うことができる。

なお、３次元数値解析モデル１０は、一例として空気入りタイヤを挙げているが、これに限定されるものではなく、トロイダル状の構造物であればよい。

(３次元数値解析モデルの作成方法)
次に、本実施形態に係る３次元数値解析モデルの作成方法について、図２を用いて説明する。

図２のステップ１０において、各種情報設定部２１２ａは、入力部２１１に入力された各種情報を、記憶部２１３にデータとして設定する。

ステップ２０において、２次元数値解析モデル作成部２１２ｂは、構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成する。

図３は、本実施形態における２次元数値解析モデル１を示す図である。

なお、同図は、空気入りタイヤの回転軸Ｃに平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデル１であり、有限個の要素でモデル化したものである。

ステップ３０において、３次元数値解析モデル作成部２１２ｃは、２次元数値解析モデル作成部２１２ｂにおいて作成された２次元数値解析モデル１を、回転軸Ｃに対して回転させることにより、３次元数値解析モデル１０を作成する。

ステップ４０において、選択部２１２ｄは、予め登録されている、３次元数値解析モデル１０及び３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、３次元数値解析モデル１０を数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する。

予め登録されている、３次元数値解析モデル１０及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性は、上述したように、例えば一覧表であり、この一覧表は記憶部２１３に記憶されている。

図４の一覧表に示すように、複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性は、予め決められている。

例えば、動的な数値解析を行うソフトウェアＡである動解析ソフトウェアＡを用いるには、幾何学情報においては相対位置を与える必要があり、境界条件においては摩擦特性を与える必要があり、材料特性においては質量密度を与える必要があることを示している。この複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せの中から、選択部２１２ｄが、使用する数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法に対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する。

ステップ５０において、出力部２１２ｅは、選択部２１２ｄが選択した幾何学情報、境界条件、材料特性及び３次元数値解析モデルを、使用する数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する。

使用する数値解析ソフトウェアのインプット形式は、予め記憶部２１３に記憶されており、図４に示すように、一覧表に示されていてもよい。

(本実施形態に係る３次元数値解析モデルの作成方法、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラムの作用・効果)
本発明の３次元数値解析モデルの作成方法によれば、３次元数値解析モデルの作成方法が、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択ステップと、選択ステップにおいて選択された幾何学情報、境界条件、材料特性及び３次元数値解析モデルを、使用する数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力ステップとを有するため、単一の２次元数値解析モデルから、様々な解析を行うための複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法に応じたデータを短時間に、かつ間違いなく取得し、３次元数値解析モデルを作成することが可能となることにより、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、境界条件が、解析の着眼点等によって変更させることが多い３次元数値解析モデルと接触物体モデルとの摩擦特性に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、境界条件が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル内部の空気圧に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、境界条件が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル又は接触物体モデルに負荷される表面力、体積力又は集中力の時間変化に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、境界条件が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル又は接触物体モデルの絶対的な又は相対的な変位、速度、加速度の時間変化に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、接触物体の幾何学情報が、解析の着眼点等によって変更されることが多い３次元数値解析モデル及び接触物体の相対位置又は相対角度、若しくは絶対位置又は絶対角度に関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

また、接触物体の幾何学情報が、解析の着眼点等によって変更されることが多い接触物体の形状、大きさに関するため、変更の度に人力を用いることなく自動的に対応でき、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

本発明の３次元数値解析モデルの作成装置によれば、３次元数値解析モデルの作成装置が、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、複数の数値解析ソフトウェア及び複数の解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択部と、選択部が選択した幾何学情報、境界条件、材料特性及び３次元数値解析モデルを、使用する数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力部とを有するため、単一の２次元数値解析モデルから、様々な解析を行うための複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法に応じたデータを短時間に、かつ間違いなく取得し、３次元数値解析モデルを作成することが可能となることにより、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

本発明の３次元数値解析モデルの作成プログラムによれば、３次元数値解析モデルの作成プログラムが、予め登録されている、３次元数値解析モデル及び３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択手順と、選択手順が選択した幾何学情報、境界条件、材料特性及び３次元数値解析モデルを、使用する数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力手順とを実行させるため、単一の２次元数値解析モデルから、様々な解析を行うための複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法に応じたデータを短時間に、かつ間違いなく取得し、３次元数値解析モデルを作成することが可能となることにより、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

以下において、本実施形態に係る３次元数値解析モデルの作成方法、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラムを用いて作成した実施例について、説明する。

なお、以下において説明する実施例１乃至実施例５は、空気入りタイヤを例に挙げたものである。

(実施例１)
実施例１は、図５に示すように、静的な数値解析を行う静解析ソフトウェア用に出力したデータに基づいて作成された３次元数値解析モデル１０である。この３次元数値解析モデル１０は、路面との静的な接地特性を詳細に把握するために、接地付近１１の要素１２の分割が細密になっている。

(実施例２)
実施例２は、図６に示すように、静的な数値解析を行う静解析ソフトウェア用に出力したデータに基づいて作成された３次元数値解析モデル２０である。この３次元数値解析モデル２０は、連続した転動解析のために、要素２１によるタイヤ周方向の分割は、粗く、均一となっている。

(実施例３)
実施例３は、図７に示すように、静的な数値解析を行う静解析ソフトウェア用に出力したデータに基づいて作成された３次元数値解析モデル３０である。この３次元数値解析モデル３０は、空気入りタイヤにおけるビード部３１の挙動に注目するために、リムフランジ３２も有限個の要素を用いてモデル化されている。

(実施例４)
実施例４は、図８に示すように、動的な数値解析を行う動解析ソフトウェア用に出力したデータに基づいて作成された３次元数値解析モデル４０及び接触物体モデル４１である。ここで、接触物体モデル４１は、突起部４２を有する路面を、有限個の要素でモデル化したものである。

同図においては、突起部４２付き路面の幾何学特性、３次元数値解析モデル４０と接触物体モデル４１との接触特性、３次元数値解析モデル４０と接触物体モデル４１との双方の位置の時間変化が設定される。また、３次元数値解析モデル４０の内面には、内部空気圧による表面力を受ける部分がモデル化されている。

(実施例５)
実施例５は、図９に示すように、動的な数値解析を行う静解析ソフトウェア用に出力したデータに基づいて作成された３次元数値解析モデル５０である。この３次元数値解析モデル５０は、キャンバー角を与えたものである。

上述したように、本発明における３次元数値解析モデルの作成方法、３次元数値解析モデルの作成装置及び３次元数値解析モデルの作成プログラムを用いることにより、製品開発における期間を短縮し、省力化を図ることができる。

本実施形態に係る３次元数値解析モデルの作成装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る３次元数値解析モデルの作成方法を示すフロー図である。 本実施形態に係る２次元数値解析モデルを示す図である。 本実施形態に係る一覧表を示す図である。 本実施形態に係る３次元数値解析モデルを示す図である。 本実施形態に係る３次元数値解析モデルを示す図である。 本実施形態に係る３次元数値解析モデルを示す図である。 本実施形態に係る３次元数値解析モデルを示す図である。 本実施形態に係る３次元数値解析モデルを示す図である。

符号の説明

１…２次元数値解析モデル
１０、２０、３０、４０、５０…３次元数値解析モデル
１１…接地付近
１２、２１…要素
３１…ビード部
３２…リムフランジ
４１…接触物体モデル
４２…突起部
２００…３次元数値解析モデルの作成装置
２１１…入力部
２１２…処理部
２１２a…各種情報設定部
２１２ｂ…２次元数値解析モデル作成部
２１２ｃ…３次元数値解析モデル作成部
２１２ｄ…選択部
２１２ｅ…出力部
２１３…記憶部
２１４…表示部
２１５…プログラム保持部

Claims (9)

1. トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成方法において、
   前記構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成する２次元数値解析モデル作成ステップと、
   前記２次元数値解析モデルを回転軸に対して回転させることにより、前記３次元数値解析モデルを作成する３次元数値解析モデル作成ステップと、
   予め登録されている、前記３次元数値解析モデル及び前記３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、前記３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択ステップと、
   前記選択ステップにおいて選択された前記幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力ステップとを有することを特徴とする３次元数値解析モデルの作成方法。
2. 前記境界条件は、前記３次元数値解析モデルと前記接触物体モデルとの摩擦特性に関することを特徴とする請求項１に記載の３次元数値解析モデルの作成方法。
3. 前記境界条件は、前記３次元数値解析モデル内部の空気圧に関することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の３次元数値解析モデルの作成方法。
4. 前記境界条件は、前記３次元数値解析モデル又は前記接触物体モデルに負荷される表面力、体積力又は集中力の時間変化に関することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の３次元数値解析モデルの作成方法。
5. 前記境界条件は、前記３次元数値解析モデル又は前記接触物体モデルの絶対的な又は相対的な変位、速度、加速度の時間変化に関することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の３次元数値解析モデルの作成方法。
6. 前記接触物体の幾何学情報は、前記３次元数値解析モデル及び前記接触物体の相対位置又は相対角度、若しくは絶対位置又は絶対角度に関することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の３次元数値解析モデルの作成方法。
7. 前記接触物体の幾何学情報は、接触物体の形状、大きさに関することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の３次元数値解析モデルの作成方法。
8. トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成装置において、
   前記構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成する２次元数値解析モデル作成部と、
   前記２次元数値解析モデルを回転軸に対して回転させることにより、前記３次元数値解析モデルを作成する３次元数値解析モデル作成部と、
   予め登録されている、前記３次元数値解析モデル及び前記３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、前記３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択部と、
   前記選択部が選択した前記幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力部とを有することを特徴とする３次元数値解析モデルの作成装置。
9. トロイダル状の構造物を有限個の要素でモデル化した３次元数値解析モデルの作成プログラムにおいて、
   前記構造物の回転軸に平行な断面の幾何学特性を表現する２次元数値解析モデルを作成する２次元数値解析モデル作成手順と、
   前記２次元数値解析モデルを回転軸に対して回転させることにより、前記３次元数値解析モデルを作成する３次元数値解析モデル作成手順と、
   予め登録されている、前記３次元数値解析モデル及び前記３次元数値解析モデルに接触する接触物体モデルの幾何学情報、境界条件及び材料特性の中から、前記３次元数値解析モデルを数値解析する複数の数値解析ソフトウェア及び複数の数値解析手法の組み合せに対応する幾何学情報、境界条件及び材料特性を選択する選択手順と、
   前記選択手順が選択した前記幾何学情報、前記境界条件、前記材料特性及び前記３次元数値解析モデルを、使用する前記数値解析ソフトウェアのインプット形式に応じて出力する出力手順とを実行させることを特徴とする３次元数値解析モデルの作成プログラム。