KR101170811B1 - 개선된 타이어 성능 평가 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해석부가 타이어에 대해 하나 이상의 초기조건으로 유한요소해석(finite element simulation)을 수행하여 상기 타이어에 대한 하나 이상의 초기 결과값을 산출하는 단계(S100); 처리부가 최근접 이웃 알고리즘(nearest neighbor algorithm)을 이용하여 상기 하나 이상의 초기조건을 시험 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 시험조건과 비교함으로써 각각에 대응하는 하나 이상의 매칭 시험조건을 검색하고, 상기 하나 이상의 매칭 시험조건을 해석 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 해석조건과 비교함으로써 하나 이상의 매칭 해석조건을 검색하는 매칭 조건을 검색하는 단계(S200); 회귀곡선 산출부가 상기 하나 이상의 매칭 시험조건 및 상기 하나 이상의 매칭 해석조건에 각각 대응하는 하나 이상의 시험값 및 해석값을 스케일링하고, 스케일링된 상기 하나 이상의 시험값과 상기 하나 이상의 해석값 사이의 하나 이상의 차이값을 연산하여 회귀곡선을 산출하는 단계(S300); 및 연산부가 상기 회귀 곡선에서 상기 하나 이상의 초기 조건에 대응하는 하나 이상의 차이값을 산출하고 상기 하나 이상의 차이값 및 상기 하나 이상의 초기 결과값을 이용하여 하나 이상의 최종 결과값을 연산하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 타이어 성능 평가 방법 및 시스템{ADVANCED METHOD AND SYSTEM FOR EVALUATING PERFORMANCE OF TIRE}

본 발명은 타이어의 성능을 평가하는 방법에 관한 것으로, 특히 유한요소해석법에 의해 얻어진 초기 결과값을 데이터베이스에 저장된 데이터를 이용하여 얻어진 회귀 곡선으로 수정하여 최종 결과값을 연산함으로써, 해석법에 의한 결과값을 시험법에 의한 시험값에 근사한 값으로 보정하여 정확한 타이어 성능을 평가할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 타이어의 성능을 평가하는 방법으로 컴퓨터를 활용하는 유한요소해석법이 사용되고 있다. 최근 자동차의 개발 기간이 단축되고 소비자들의 다양한 요구가 빠르게 변화함에 따라, 타이어 제조업체는 새롭게 개발된 타이어에 대해 신속하고 정확한 성능 평가를 하기 위해서 유한요소해석법을 필수적으로 사용하고 있다.

유한요소해석법을 이용한 타이어의 성능평가 방법은 사전 처리(preprocess), 분석(analysis) 및 사후처리(postprocess)를 거쳐서 이루어진다. 사전 처리 단계에서는 타이어를 모델링하고 메쉬(mesh)를 작성한 후 경계 조건 및 해석 조건을 설정하여 해석 실행파일을 만든다. 그 다음으로 분석 단계에서 해석을 수행한 후에, 사후 처리 단계에서는 해석 결과 파일들을 기초로 하여서 필요한 데이터 및 정보를 얻어낸다. 이러한 일련의 과정은 해석자가 전문 지식을 가지고 전용 툴(tool)을 이용하여 수행하고 있다.

다만, 타이어 개발 단계에서 타이어 개발자는 해석 부서에 타이어 해석을 의뢰하여 타이어 성능 해석 결과를 얻는다. 그러나 해석 부서의 한정된 인적자원으로 인하여 여러 개발자의 다양한 해석 의뢰에 대응하기는 어렵다. 따라서, 타이어 개발자가 간단한 입력을 통해 타이어 성능 해석을 할 수 있도록 타이어 프로필 및 구조 변경에 따른 성능 예측이 가능한 설계/해석 자동화 시스템이 구축되어 있다.

그러나, 유한요소해석법은 타이어 모델을 이상화 및 단순화하여 적용하기 때문에, 설계/해석 자동화 시스템에 의해 수행된 해석 결과는 타이어 시험 결과와 비교하여 볼 때 결과의 경향성은 일치하나 그 절대치에는 차이가 있다. 도 1은 조건에 따른 해석 결과 및 시험 결과의 그래프를 도시한다. 도 1을 참고하여 살펴보면, 유한요소해석법에 의한 해석 결과와 시험에 의한 시험 결과는 유사한 경향을 갖음을 보여준다. 다만, 그 절대치에서는 차이가 있음을 알 수 있다.

즉, 타이어 개발자가 제 3 조건에 대해 유한요소해석법을 통해서 제 3 해석값을 얻게 된다. 그러나 제 3 조건에서 시험을 수행할 경우에는 제 3시험값을 얻게 된다. 제 3 조건에서의 제 3 해석값과 제 3 시험값 사이의 차이에 대해서, 해석자는 해석 전문 지식과 기존 해석 결과를 이용하여 해석 결과의 분석이 가능하다. 그러나, 타이어 개발자는 일반적으로 단일 해석 수행에 대한 결과, 즉 제 3 조건에서 얻어진 제 3 해석값 만을 확인하게 되며, 이는 제 3 시험값과 차이가 있으므로 타이어 개발자가 해석 결과만을 신뢰할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 유한요소해석법에 의해서 초기 조건으로 대상 타이어에 대한 초기 결과값을 산출하고, 초기 조건에 대응하는 시험 데이터베이스 및 해석 데이터베이스에 각각 저장된 시험값 및 해석값을 이용하여 회귀 곡선을 산출하며, 산출된 회귀 곡선에 초기조건을 대입하여 얻어진 차이값을 이용하여 초기 결과값의 오차를 보정하는 방법을 제공함으로써, 유한요소해석법만으로 얻어진 결과값으로 실제 시험을 통해서 얻어지는 시험값에 근사한 최종 결과값을 얻을 수 있는 타이어 성능 평가 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 타이어 성능 평가 방법은 해석부가 타이어에 대해 하나 이상의 초기조건으로 유한요소해석(finite element simulation)을 수행하여 상기 타이어에 대한 하나 이상의 초기 결과값을 산출하는 단계(S100); 처리부가 최근접 이웃 알고리즘(nearest neighbor algorithm)을 이용하여 상기 하나 이상의 초기조건을 시험 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 시험조건과 비교함으로써 각각에 대응하는 하나 이상의 매칭 시험조건을 검색하고, 상기 하나 이상의 매칭 시험조건을 해석 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 해석조건과 비교함으로써 하나 이상의 매칭 해석조건을 검색하는 매칭 조건을 검색하는 단계(S200); 회귀곡선 산출부가 상기 하나 이상의 매칭 시험조건 및 상기 하나 이상의 매칭 해석조건에 각각 대응하는 하나 이상의 시험값 및 해석값을 스케일링하고, 스케일링된 상기 하나 이상의 시험값과 상기 하나 이상의 해석값 사이의 하나 이상의 차이값을 연산하여 회귀곡선을 산출하는 단계(S300); 및 연산부가 상기 회귀 곡선에서 상기 하나 이상의 초기 조건에 대응하는 하나 이상의 차이값을 산출하고 상기 하나 이상의 차이값 및 상기 하나 이상의 초기 결과값을 이용하여 하나 이상의 최종 결과값을 연산하는 단계(S400)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 성능 평가 방법은, 상기 매칭 조건을 검색하는 단계(S200)는, 처리부가 해석 데이터베이스에서 매칭 시험 조건에 대응하는 매칭 해석 조건을 검색하지 못하는 경우, 상기 해석부가 상기 매칭 시험 조건을 입력 받아 상기 유한요소해석을 수행하여 해석 조건 및 해석값을 상기 해석 데이터베이스에 저장하는 단계(S260)를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어 성능 평가 시스템은, 타이어에 대해 하나 이상의 초기조건으로 유한요소해석(finite element simulation)을 수행하여 상기 타이어에 대한 하나 이상의 초기 결과값을 산출하는 해석부; 최근접 이웃 알고리즘(nearest neighbor algorithm)을 이용하여 상기 하나 이상의 초기조건을 시험 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 시험조건과 비교함으로써 각각에 대응하는 하나 이상의 매칭 시험조건을 검색하고, 상기 하나 이상의 매칭 시험조건을 해석 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 해석조건과 비교함으로써 하나 이상의 매칭 해석조건을 검색하는 처리부; 상기 하나 이상의 매칭 시험조건 및 상기 하나 이상의 매칭 해석조건에 각각 대응하는 하나 이상의 시험값 및 해석값을 스케일링하고, 스케일링된 상기 하나 이상의 시험값과 상기 하나 이상의 해석값 사이의 하나 이상의 차이값을 연산하여 회귀곡선을 산출하는 회귀곡선 산출부가; 및 상기 회귀 곡선에서 상기 하나 이상의 초기 조건에 대응하는 하나 이상의 차이값을 산출하고 상기 하나 이상의 차이값 및 상기 하나 이상의 초기 결과값을 이용하여 하나 이상의 최종 결과값을 연산하는 연산부;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어 성능 평가 시스템은, 상기 해석부는, 상기 처리부가 해석 데이터베이스에서 매칭 시험 조건에 대응하는 매칭 해석 조건을 검색하지 못하는 경우, 상기 처리부로부터 상기 매칭 시험 조건을 입력받아 상기 유한요소해석을 수행하여 해석 조건 및 해석값을 상기 해석 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 타이어 성능 평가 방법은, 유한요소해석법에 의해서 초기 조건으로 대상 타이어에 대한 초기 결과값을 산출하고, 초기 조건에 대응하는 시험 데이터베이스 및 해석 데이터베이스에 각각 저장된 시험값 및 해석값을 이용하여 회귀 곡선을 산출하며, 산출된 회귀 곡선에 초기조건을 대입하여 얻어진 차이값을 이용하여 초기 결과값의 오차를 보정하는 방법을 제공함으로써, 유한요소해석법만으로 얻어진 결과값으로 실제 시험을 통해서 얻어지는 시험값에 근사한 최종 결과값을 얻을 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 조건에 따른 시험 데이터와 해석 데이터의 그래프,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 성능 평가 방법의 흐름도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어 성능 평가 방법의 흐름도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회귀 곡선의 그래프,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어 성능 평가 시스템의 블럭도이다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 타이어 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다. 도 2를 참고하면 본 발명에 따른 타이어 성능 평가 방법은 초기 결과값을 산출하는 단계(S100), 매칭 조건을 검색하는 단계(S200), 회귀 곡선을 산출하는 단계(S300) 및 최종 결과값을 산출하는 단계(S400)를 포함한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다. 도 3을 참고하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

초기 결과값 산출하는 단계(S100)는 해석부가 적어도 하나 이상의 초기 조건을 이용하여 유한요소해석법에 의하여 타이어에 대한 해석을 하여서 적어도 하나 이상의 초기 결과값을 산출할 수 있다. 예컨대 도 1에서 도시된 바와 같이 제 3 조건의 경우에 대해서 제 3 초기 결과값을 얻을 수 있다.

매칭 조건을 검색하는 단계(S200)는 처리부가 시험 데이터베이스에 저장된 복수의 시험 조건 중에서 초기 조건과 매칭되는 매칭 시험 조건을 검색하는 단계(S220)를 포함한다. 복수의 시험 조건 중에 초기 조건과 대응하는지 여부를 판단하는 알고리즘은 최근접 이웃 알고리즘(nearest neighbor algorithm)을 사용할 수 있다. 최근접 이웃 알고리즘은 사례기반추론방식의 알고리즘으로서, 이미 알려진 데이터를 훈련집합의 형태로 메모리에 저장한 다음 그 중 유사한 대상을 선택하여 선택된 데이터의 값에 따라 새로운 데이터의 값을 예측하는 방식이다. 이러한 사례기반추론의 최근접 이웃 알고리즘은 이미 지정된 범위만큼 시험 데이터베이스에 저장된 복수의 시험 조건을 검색하고 대응하는 매칭 시험 조건을 산출할 수 있다. 산출된 매칭 시험 조건에 대응하는 매칭 시험값은 초기 조건과 최근접 이웃하는 시험 조건에 대응하는 시험값을 의미하게 된다.

매칭 시험 조건을 산출하는 단계(S220) 이후에, 매칭 해석 조건 산출하는 단계(S240)를 수행한다. 처리부가 해석 데이터베이스에 저장된 복수의 해석 조건 중에서 매칭 시험 조건과 일대일로 대응하는 매칭 해석 조건을 검색할 수 있다.

만일, 해석 데이터베이스에 저장된 복수의 해석 조건 중에서 매칭 시험 조건과 일대일로 대응하는 해석 조건이 없을 경우, 처리부가 매칭 시험 조건을 해석부로 전송하고, 해석부가 매칭 시험 조건으로 해석을 수행하고, 매칭 시험 조건에 대응하는 해석 조건으로 해석 데이터베이스에 저장하는 단계(S260)를 더 수행할 수 있다.

회귀 곡선을 산출하는 단계(S300)는 매칭 시험 조건과 이에 대응하는 매칭 시험값과 매칭 해석 조건과 이에 대응하는 매칭 해석값 사이의 크기 측면에서 차이가 나므로 서로 비교가 가능하도록 매칭 시험값과 매칭 해석값에 대해 스케일링을 실시한다. 그 다음 매칭 시험값에 대한 스케일링 값과 매칭 해석값에 대한 스케일링 값 사이의 차이를 연산하여 차이값을 산출하고, 이를 이용하여 도 3에서 도시한 바와 같은 회귀 곡선을 산출할 수 있다.

최종 결과값 산출하는 단계(S500)는 결과값 산출부가 도출된 회귀 곡선에 특정 시험 조건을 적용하여 이에 대응하는 차이값을 산출하고, 이를 이용하여 초기 결과값 및 차이값을 이용하여 최종 결과값을 예측할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 회귀 곡선의 그래프를 도시한다. 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 도출된 회귀 곡선으로부터 제 3 조건에 대한 제 3 시험값을 얻어내면 이는 시험 결과값과 초기 결과값의 차이값에 해당한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 결과값을 산출하는 단계(S100)에서 얻어진 초기 결과값에서 제 3 시험값을 보정함으로써 시험값에 근사한 최종 결과값을 얻을 수 있다.

이러한 방법은 시스템적인 자동화를 통하여 타이어 개발자가 단일 해석 수행을 하여 해석값을 산출하고, 시험/해석 데이터베이스에 저장된 기존의 시험/해석 데이터데이터를 이용하여 회귀 곡선을 산출하며, 산출된 회귀 곡선에 조건을 대입하여 얻어진 차이값으로 초기 결과값을 보정함으로써 최종 결과값을 얻을 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 따르면 시뮬레이션등을 통해서 얻어지는 해석값과 실제 시험을 통해서 얻어지는 시험값 사이의 크기 차이를 전문적인 분석 지식 없이 자동적으로 보정함으로써, 보다 시험값에 근사한 해석값을 개발자에게 제공하는 효과를 제공하여 준다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타이어 성능 평가 시스템의 블럭도를 도시한다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 타이어 성능 평가 시스템은 해석부(100), 데이터베이스(200), 처리부(300), 회귀곡선 산출부(400) 및 결과값 연산부(500)를 포함할 수 있다.

해석부(100)는 타이어 개발자가 소정의 조건에서 타이어의 성능을 평가하기 위해 유한요소해석법에 따라 초기조건을 입력하여 초기결과값을 산출할 수 있도록 구성될 수 있다.

데이터베이스(200)는 적어도 하나 이상의 시험 조건과 이에 대응하는 시험값 및 적어도 하나 이상의 해석 조건과 이에 대응하는 해석값을 저장할 수 있다. 또한, 해석부(100)로 시험 조건 등을 전송하여 소정의 해석을 수행하도록 하고 그 결과를 저장할 수 있다.

처리부(300)는 해석부(100)로부터 초기 결과값 및 초기 조건을 수신하고, 이들을 데이터베이스(200)에 저장되어 있는 복수의 시험 조건 및 복수의 해석 조건과 비교하여 대응하는 매칭 시험 조건 및 매칭 해석 조건을 검색하여 산출하는 처리를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로는 초기 조건에 대응하는 매칭 시험 조건을 산출하고, 매칭 시험 조건에 대응하는 매칭 해석 조건을 검색할 수 있다. 만일 매칭 시험 조건에 대응하는 매칭 해석 조건이 데이터베이스(200)에 저장되어 있지 않을 경우, 매칭 시험 조건을 해석부(100)에 전송하여 해석을 실행하고 그 결과(해석 조건 및 이에 대응하는 해석값)를 데이터베이스(200)에 저장하도록 한다.

회귀 곡선 산출부(400)는 처리부(300)로부터 매칭 시험값 및 매칭 해석값을 수신하고, 이를 비교 가능한 크기로 스케일링 하며, 스케일링된 매칭 시험값 및 매칭 해석값의 차이값을 연산한다. 이렇게 연산된 차이값을 이용하여 회귀 곡선을 산출할 수 있다.

결과값 연산부(500)는 처리부(300)로부터 초기 조건 및 초기 결과값을 수신하고, 회귀 곡선 산출부(400)로부터 회귀 곡선을 수신하여, 초기 조건을 회귀 곡선에 대입하여 차이값을 산출하고, 이렇게 산출된 차이값으로 초기 결과값을 보정함으로써 최종 결과값을 산출할 수 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 해석부 200 : 데이터베이스
300 : 처리부 400 : 회귀곡선 산출부
500 : 결과값 연산부

Claims (4)

1. 해석부가 타이어에 대해 하나 이상의 초기조건으로 유한요소해석(finite element simulation)을 수행하여 상기 타이어에 대한 하나 이상의 초기 결과값을 산출하는 단계(S100);
   처리부가 최근접 이웃 알고리즘(nearest neighbor algorithm)을 이용하여 상기 하나 이상의 초기조건을 시험 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 시험조건과 비교함으로써 각각에 대응하는 하나 이상의 매칭 시험조건을 검색하고, 상기 하나 이상의 매칭 시험조건을 해석 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 해석조건과 비교함으로써 하나 이상의 매칭 해석조건을 검색하는 매칭 조건을 검색하는 단계(S200);
   회귀곡선 산출부가 상기 하나 이상의 매칭 시험조건 및 상기 하나 이상의 매칭 해석조건에 각각 대응하는 하나 이상의 시험값 및 해석값을 스케일링하고, 스케일링된 상기 하나 이상의 시험값과 상기 하나 이상의 해석값 사이의 하나 이상의 차이값을 연산하여 회귀곡선을 산출하는 단계(S300); 및
   연산부가 상기 회귀 곡선에서 상기 하나 이상의 초기 조건에 대응하는 하나 이상의 차이값을 산출하고 상기 하나 이상의 차이값 및 상기 하나 이상의 초기 결과값을 이용하여 하나 이상의 최종 결과값을 연산하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 평가방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 매칭 조건을 검색하는 단계(S200)는,
   처리부가 해석 데이터베이스에서 매칭 시험 조건에 대응하는 매칭 해석 조건을 검색하지 못하는 경우, 상기 해석부가 상기 매칭 시험 조건을 입력 받아 상기 유한요소해석을 수행하여 해석 조건 및 해석값을 상기 해석 데이터베이스에 저장하는 단계(S260)를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 평가 방법.
   
3. 타이어에 대해 하나 이상의 초기조건으로 유한요소해석(finite element simulation)을 수행하여 상기 타이어에 대한 하나 이상의 초기 결과값을 산출하는 해석부;
   최근접 이웃 알고리즘(nearest neighbor algorithm)을 이용하여 상기 하나 이상의 초기조건을 시험 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 시험조건과 비교함으로써 각각에 대응하는 하나 이상의 매칭 시험조건을 검색하고, 상기 하나 이상의 매칭 시험조건을 해석 데이터베이스에 저장된 하나 이상의 해석조건과 비교함으로써 하나 이상의 매칭 해석조건을 검색하는 처리부;
   상기 하나 이상의 매칭 시험조건 및 상기 하나 이상의 매칭 해석조건에 각각 대응하는 하나 이상의 시험값 및 해석값을 스케일링하고, 스케일링된 상기 하나 이상의 시험값과 상기 하나 이상의 해석값 사이의 하나 이상의 차이값을 연산하여 회귀곡선을 산출하는 회귀곡선 산출부가; 및
   상기 회귀 곡선에서 상기 하나 이상의 초기 조건에 대응하는 하나 이상의 차이값을 산출하고 상기 하나 이상의 차이값 및 상기 하나 이상의 초기 결과값을 이용하여 하나 이상의 최종 결과값을 연산하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 평가시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 해석부는, 상기 처리부가 해석 데이터베이스에서 매칭 시험 조건에 대응하는 매칭 해석 조건을 검색하지 못하는 경우,
   상기 처리부로부터 상기 매칭 시험 조건을 입력받아 상기 유한요소해석을 수행하여 해석 조건 및 해석값을 상기 해석 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 하는 타이어 성능 평가시스템.
   

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