(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを用いて空気入りタイヤのシミュレーションを行う方法であって、
前記空気入りタイヤは、空気充填前に初期引張応力及び初期歪みを有するコード材を備えるコード補強層を含み、
コンピュータが、前記コード補強層を再現したコード補強層モデルを含み、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルと、を作成するステップと、
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与し前記コード補強層モデルに初期歪みを付与せずに、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なうステップと、
前記コンピュータが、空気入りタイヤの耐久性を評価する前記コード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面モデル上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表要素が受ける応力の時間履歴を、前記変形解析の結果から応力情報として取り出すステップと、
前記コンピュータが、前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価するステップと、を有し、
前記タイヤモデルの前記コード補強層モデルに前記初期引張応力として仮の値を付与して前記タイヤモデルの前記バネ特性を算出する解析を前記変形解析の前に行うことにより、算出した前記タイヤモデルの前記バネ特性が前記空気入りタイヤのバネ特性に合うように、前記仮の値を探索して前記初期引張応力の値を設定する、ことを特徴とする空気入りタイヤのシミュレーション方法。
【請求項２】
前記応力情報は、少なくとも前記コード材長手方向における応力の情報である、請求項１における空気入りタイヤのシミュレーション方法。
【請求項３】
前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力を用いて前記コード材の耐久性を評価する、請求項１または２に記載の空気入りタイヤのシミュレーション方法。
【請求項４】
前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力と最小応力の差分で前記コード材の耐久性を評価する、請求項１または２に記載の空気入りタイヤのシミュレーション方法。
【請求項５】
空気充填前に初期引張応力及び初期歪みを有するコード材を備えるコード補強層を含む空気入りタイヤのシミュレーション装置であって、
空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなり、前記コード補強層を再現したコード補強層モデルを含むタイヤモデルと、前記空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルと、を作成するモデル作成部と、
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与し前記コード補強層モデルに初期歪みを付与せずに、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう変形解析部と、
空気入りタイヤの耐久性を評価する前記コード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表点が受ける応力の時間履歴を、前記タイヤの変形解析の結果から応力情報として取り出す情報取得部と、
前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価する評価部と、を有し、
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素に付与する前記初期引張応力の値は、前記タイヤモデルの前記コード補強層モデルに前記初期引張応力の仮の値を付与して前記タイヤモデルの前記バネ特性を算出する解析を前記変形解析の前に行うことにより、算出した前記タイヤモデルの前記バネ特性が前記空気入りタイヤのバネ特性に合うように前記仮の値を探索して設定した値である、ことを特徴とする空気入りタイヤのシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ中のコード材の耐久性を評価する空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータを用いて空気入りタイヤ（以降、単にタイヤという）の耐久性を評価するシミュレーション方法が種々行なわれている。これにより、空気入りタイヤを試行錯誤で試作することなく、耐久性に優れた空気入りタイヤを開発することができる。このようなシミュレーション方法では、スチールベルト材、カーカスプライ材、ベルトカバー層に用いるベルトカバー材等の複数のコード材の耐久性の評価も行なわれている。
【０００３】
例えば、コード材料で補強されたタイヤの耐久性を、コンピュータを用いて予測する方法が知られている（特許文献１）。
上記方法は、コンピュータに、コード材料が有限個の要素でモデル化されたコードモデルを含むタイヤモデルを入力するモデル設定ステップと、タイヤモデルに予め定められた内圧及び荷重を作用させ該タイヤモデルの変形計算を行う変形計算ステップと、前記変形計算ステップから予め定められた解析対象領域に含まれるコードモデルの各要素の長手方向に沿った圧縮歪を取得する取得ステップと、前記取得された圧縮歪の大きさに基づいて前記解析対象領域の損傷発生箇所を予測する予測ステップとを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３５４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記方法により、コードモデルの圧縮歪の大きさに基づいて損傷発生箇所をある程度予測することはできるが、この方法を用いた予測結果は、実際のタイヤの耐久性能の結果と異なる場合があり、必ずしも十分に、タイヤの耐久性能を評価できていない場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、コンピュータを用いたコード材の耐久性の評価を行なう際、従来に比べて実際のタイヤのコード材の耐久性の結果に近い評価を得ることができる、空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、コンピュータを用いて空気入りタイヤのシミュレーションを行う方法である。  前記空気入りタイヤは、空気充填前に初期引張応力及び初期歪みを有するコード材を備えるコード補強層を含む。
当該方法は、
コンピュータが、前記コード補強層を再現したコード補強層モデルを含み、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルと、を作成するステップと、
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与し前記コード補強層モデルに初期歪みを付与せずに、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なうステップと、
前記コンピュータが、空気入りタイヤの耐久性を評価する前記コード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面モデル上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表要素が受ける応力の時間履歴を、前記変形解析の結果から応力情報として取り出すステップと、
前記コンピュータが、前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価するステップと、を有する。
前記タイヤモデルの前記コード補強層モデルに前記初期引張応力として仮の値を付与して前記タイヤモデルの前記バネ特性を算出する解析を前記変形解析の前に行うことにより、算出した前記タイヤモデルの前記バネ特性が前記空気入りタイヤのバネ特性に合うように、前記仮の値を探索して前記初期引張応力の値を設定する。
【０００８】
前記応力情報は、少なくとも前記コード材長手方向における応力の情報である、ことが好ましい。
【０００９】
前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力を用いて前記コード材の耐久性を評価する、ことが好ましい。
【００１０】
また、前記耐久性を評価するステップでは、前記コンピュータが、前記応力の変動あるいは前記応力の時間履歴における最大応力と最小応力の差分で前記コード材の耐久性を評価する、ことも好ましい。
【００１２】
前記初期引張応力として、前記空気入りタイヤの製造工程中の加硫工程後の前記タイヤの冷却処理を再現した前記タイヤモデルの熱伝導解析を、前記タイヤモデルを用いて行なうことにより計算される、前記コード材の前記冷却処理時の熱収縮に起因する前記コード材の引張応力を用いる、ことが好ましい。
【００１３】
本発明の他の態様は、空気充填前に初期引張応力及び初期歪みを有するコード材を備えるコード補強層を含む空気入りタイヤのシミュレーション装置である。当該シミュレーション装置は、
空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなり、前記コード補強層を再現したコード補強層モデルを含むタイヤモデルと、前記空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルと、を作成するモデル作成部と、
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与し前記コード補強層モデルに初期歪みを付与せずに、前記タイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう変形解析部と、
空気入りタイヤの耐久性を評価する前記コード材に対応する前記タイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、前記評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、前記タイヤモデルを前記路面上で転動させたときにタイヤ周上を回転する前記評価対象要素の代表点が受ける応力の時間履歴を、前記タイヤの変形解析の結果から応力情報として取り出す情報取得部と、
前記応力情報の大きさによって、前記コード材の耐久性を評価する評価部と、を有する。
前記コード補強層モデルの少なくとも一部の要素に付与する前記初期引張応力の値は、前記タイヤモデルの前記コード補強層モデルに前記初期引張応力の仮の値を付与して前記タイヤモデルの前記バネ特性を算出する解析を前記変形解析の前に行うことにより、算出した前記タイヤモデルの前記バネ特性が前記空気入りタイヤのバネ特性に合うように前記仮の値を探索して設定した値である。 
【発明の効果】
【００１４】
上述の態様によれば、従来に比べて実際のタイヤのコード材の耐久性の結果に近い評価を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のシミュレーション方法のフローを説明する図である。
【図２】本実施形態のシミュレーション装置の構成を説明するブロック構成図である。
【図３】本実施形態で作成されるタイヤモデルの断面図の一例を示す図である。
【図４】本実施形態で作成されるタイヤモデル及び路面モデルの一例の斜視図である。
【図５】本実施形態で得られる応力情報の一例を示す図である。
【図６】本実施形態で得られる応力情報の他の例を示す図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、ベルトカバー層のコード補強層モデルのコード材長手方向の歪と引張応力の分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置について、実施形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態のシミュレーション方法のフローを説明する図である。具体的には、コンピュータが、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成する（ステップＳ１）。タイヤモデルは、空気入りタイヤのコード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルを含む。コンピュータは、このタイヤモデルのコード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する（ステップＳ２）。さらに、コンピュータは、変形解析を行なうための境界条件を設定し（ステップＳ３）、初期引張応力が付与されたタイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう（ステップＳ４）。
この後、コンピュータが、空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応するタイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の値、あるいは評価対象要素が受ける応力のタイヤ周上の変動、あるいは、タイヤモデルを路面モデル上で転動させたときにタイヤ周上を回転する評価対象要素の代表要素が受ける応力の時間履歴を、タイヤの変形解析の結果から応力情報として取り出す（ステップＳ５）。
この後、コンピュータが、取り出した応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価する（ステップＳ６）。
【００１８】
このようなシミュレーション方法は、図２に示すシミュレーション装置１０によって実現される。図２は、本実施形態のシミュレーション装置１０の構成を説明するブロック構成図である。
シミュレーション装置１０は、コンピュータで構成され、コンピュータ本体部１２、プリンタ１４、ディスプレイ１６、及びマウス・キーボード１８を備える。コンピュータ本体部１２に、プリンタ１４、ディスプレイ１６、及びマウス・キーボード１８が接続されている。コンピュータ本体部１２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びハート゛ディスク等を含む記憶部２０、ＣＰＵ２２、及び解析処理部２４を備える。
解析処理部２４は、モデル作成部２６、初期応力付与部２８、変形解析部３０、情報取得部３２、及び評価部３４を備える。モデル作成部２６、初期応力付与部２８、変形解析部３０、情報取得部３２、及び評価部３４は、記憶部２０に記憶されたプログラムを呼び出してＣＰＵ２２でプログラムを実行することにより形成されるモジュールである。すなわち、解析処理部２４は、解析処理部２４の実質的な動作をＣＰＵ２２が司るソフトウェアモジュールである。
【００１９】
モデル作成部２６は、図１に示すステップＳ１を実行する部分で、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成する。
初期応力付与部２８は、ステップＳ２を実行する部分で、空気入りタイヤのコード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルの少なくとも一部分の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する。
変形解析部３０は、ステップＳ４を実行する部分で、初期引張応力の付与されたタイヤモデルを用いてタイヤの変形解析を行なう。
情報取得部３２は、ステップＳ５を実行する部分で、空気入りタイヤの耐久性を評価するコード材に対応するタイヤモデルの評価対象要素が受ける応力の情報を、タイヤの変形解析の結果から取り出し取得する。
評価部３４は、ステップＳ６を実行する部分で、情報取得部３２で取り出した応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価する。
【００２０】
このように、本実施形態のシミュレーション方法及び装置では、コード材を含んだコード補強層を再現したコード補強層モデルの少なくとも一部の要素に初期引張応力を与えて変形解析を行なって得られるコード補強層モデルの応力情報の大きさにより、コード材の耐久性を評価するので、後述するように、従来に比べて実際のタイヤの耐久性の結果に近い耐久性の評価を得ることができる。従来のシミュレーション方法では、コード補強層モデルに働く歪は、コード材に実際には生じない圧縮歪が算出される場合があることから、コード材の耐久性の評価が十分にできなかった。
以下、より具体的に、コード材の耐久性を評価する空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置１０の作用を詳細に説明する。
【００２１】
まず、モデル作成部２６は、空気入りタイヤを再現した有限要素モデルからなるタイヤモデルと、空気入りタイヤが接地する路面を再現した路面モデルとを作成する（ステップＳ１）。図３は、本実施形態で作成されるタイヤモデルＴの断面図の一例を示す図である。図４は、本実施形態で作成されるタイヤモデルＴ及び路面モデルＲの一例の斜視図である。タイヤモデルＴは、解析しようとする空気入りタイヤ（実在するか否かは問わない。）のモデルを有限個かつ小さな要素で分割したモデルである。タイヤモデルＴは、三次元モデルあるいは、二次元軸対称モデルであってもよい。二次元軸対称モデルは、二次元の断面形状が、タイヤ周方向に転写され、同一の断面形状がタイヤ周方向に連続するようにモデル化されたものである。
三次元モデルの場合、各要素として、例えば、ゴム部材を再現するための４〜６面体ソリッド要素、コード材を含むコード補強層を再現するための膜要素、シェル要素などが用いられる。二次元軸対称モデルの場合、各要素として、例えばゴム部材を再現するための三角形あるいは四角形のソリッド要素、コード材を含むコード補強層を再現するための膜要素、シェル要素などが用いられる。コード補強層モデルは、コード補強層を再現するための膜要素、シェル要素によって表される。
【００２２】
図３に示すタイヤモデルＴは、ベルト層を再現したベルト層モデル４０、トレッドゴム部材を再現したトレッドゴムモデル４１、ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられたベルトカバー層を再現したベルトカバー層モデル４２、カーカスプライを再現したカーカスモデル４４等を含む。
【００２３】
タイヤモデルＴの各要素は、変形計算が可能かつコンピュータ装置１０にて演算可能な数値データからなり、各要素の節点の番号、節点の位置座標、要素形状及び材料定数等が設定され、コンピュータ１０に入力され、記憶部２０に記憶される。
路面モデルＲ（図４参照）は、例えば剛体モデルである。
【００２４】
初期応力付与部２８は、空気入りタイヤのコード補強層を再現したコード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する（ステップＳ２）。なお、タイヤ製造工程中の加硫工程において、加硫金型から加硫直後のタイヤを取り出してタイヤの冷却処理を行なうが、このとき、ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられる有機繊維コード材を用いたベルトカバー層は熱収縮し、ベルトカバー層に引張応力が生じる。また、タイヤ製造工程中の成形工程において、成形した生タイヤの周長を拡張して、ベルト層に張力を与えるため、生タイヤから作製されたタイヤ中のスチールコード材を有するベルト層には、引張応力が残留する。
したがって、タイヤ中のコード材には、引張応力が発生している。このため、本実施形態は、コード補強層モデルの少なくとも一部の要素にコード材長手方向に沿って初期引張応力を付与する。
【００２５】
初期引張応力は、例えば、空気入りタイヤのバネ特性に合うように設定されることが好ましい。具体的には、タイヤを路面に荷重を掛けて接地したときのタイヤのバネ特性（路面垂直方向の変位に対する負荷荷重の変化を表す縦バネ、タイヤ幅方向の変位に対するタイヤの横力の変化を表す横バネ、タイヤ周方向の変位に対するタイヤの前後力の変化を表す前後バネ）に、タイヤモデルＴのバネ特性が一致するように、作成したタイヤモデルＴと路面モデルＲを用いて、コード補強層モデルに付与する初期引張応力を種々変更しながら、タイヤのバネ特性を算出するための変形解析を行なう。これにより、実際のタイヤのバネ特性を再現するような、コード材に付与する初期引張応力を探索することができ、初期引張応力を求めることができる。
【００２６】
また、初期引張応力は、空気入りタイヤの製造工程中の加硫工程後のタイヤの冷却処理を再現したタイヤモデルの熱伝導解析を、タイヤモデルを用いて行なうことにより算出することもできる。例えば、熱伝導解析により、コード材の冷却処理時の熱収縮に起因するコード材の引張応力を算出することができる。この場合、タイヤモデルＴに熱伝導率、熱膨張係数、熱収縮率の材料特性を与えて、熱伝導解析を行なうとよい。本実施形態では、実際のタイヤに合うように、初期引張応力をタイヤモデルＴに付与して変形解析を行なうことで、実際のタイヤにおけるコード材の耐久性を評価することができる。
【００２７】
変形解析部３０は、変形解析を行なうための境界条件を設定した（ステップＳ３）後、変形解析を行なう（ステップＳ４）。
変形解析は、内圧充填によるタイヤの変形解析、タイヤを路面に接地させる変形解析、あるいは、タイヤを路面上で転動させる動的な変形解析を含む。設定される境界条件としては、タイヤモデルＴの変形計算を行うのに必要な各種の条件を含む。境界条件は、例えば、内圧充填によるタイヤの変形解析を行なう場合、タイヤモデルＴの内圧条件、リム条件を含む。また、タイヤを路面に接地させる静的な接地解析の変形解析を行う場合、タイヤモデルＴの内圧条件、リム条件、負荷荷重条件、キャンバー角などを含む。また、境界条件は、タイヤを路面上で転動させる動的な転動解析を行なう場合、上記条件に加えて、タイヤモデルＴのスリップ角、タイヤの回転速度及び／又はタイヤモデルＴと路面モデルＲとの間の摩擦係数などを含む。これらの条件は、記憶部２０に予め記憶されており、変形解析部３０が呼び出すことにより取得してもよいし、マウス・キーボード１８等の入力操作系を用いたオペレータの入力により変形解析部３０が取得してもよい。
【００２８】
例えば、内圧充填による変形解析では、タイヤモデルＴの各要素の形状及び材料特性（例えば各種弾性定数）などをもとに作成した要素毎の剛性マトリックスを組み合わせて、タイヤモデルＴを表現した全体マトリックスが作成される。そして、タイヤモデルＴのタイヤ空洞領域に面するタイヤ内側表面の各節点に一定の圧力を負荷する。これによりタイヤモデルＴの変形を生じさせる。このとき、タイヤモデルＴのコード補強層モデルには、応力及び歪みが作用している。
また、例えば、変形解析が、タイヤモデルＴを路面モデルＲに接地させる接地解析の場合、タイヤモデルＴの各要素の形状及び材料特性（例えば弾性率）などをもとに作成した要素毎の剛性マトリックスを組み合わせて、タイヤモデルＴを表現した全体マトリックスが作成される。そして、変形解析しようとする条件に合わせて全体マトリックスが作成され、タイヤモデルＴが路面モデルＲに接触するように、タイヤモデルＴを路面モデルＲに徐々に接近させて逐次計算することにより、変形解析が行われる。このとき、タイヤモデルＴのコード補強層モデルには、応力及び歪みが作用している。
また、変形解析が、タイヤモデルＴを路面モデルＲ上で転動させる転動解析の場合、タイヤモデルＴの各要素の形状及び材料特性（例えば密度、弾性率、場合によっては減衰係数）などをもとに作成した要素毎の質量マトリックス及び剛性マトリックス、場合によっては減衰マトリックスを組み合わせて、タイヤモデルＴを表現した全体マトリックスが作成される。そして、変形解析しようとする条件に合わせて全体マトリックスを用いた運動方程式が作成され、この運動方程式を微小な時間増分Δｔの刻みで逐次計算することにより、変形解析が行われる。このとき、タイヤモデルＴのコード補強層モデルには、応力及び歪みが作用している。
このようにして得られる変形解析の結果（応力、歪み等の算出結果）は、記憶部２０に記憶される。
【００２９】
情報取得部３２は、タイヤの耐久性を評価するコード材に対応するタイヤモデルＴの評価対象要素に関する応力情報を上述した変形解析の結果から取得する（ステップＳ５）。評価対象要素は、オペレータにより、マウス・キーボード１８等の入力操作系によって予め入力されて設定されている。例えば、図３に示すタイヤモデルＴの断面形状において、ベルト層を再現したベルトモデル４０のタイヤ径方向外側であって、トレッドゴムを再現したトレッドゴムモデル４１のタイヤ径方向内側に位置するベルトカバー層を再現したベルトカバー層モデル４２のタイヤ幅方向の端部近傍の要素、ベルトモデル４０のタイヤ幅方向の端部近傍の要素等が選択される。選択される評価対象要素は、初期応力付与部２８で初期引張応力が付与されたコード補強層モデルの要素に限定されず、初期応力付与部２８で初期引張応力が付与されなかったコード補強層モデルの要素であってもよい。
【００３０】
具体的には、上記応力情報は、例えば変形解析が内圧充填によるタイヤの変形解析である場合、選択された評価対象要素（コード補強層モデル）が受ける応力の値を含む。また、変形解析が、タイヤモデルＴを路面モデルＲに接地させる接地解析である場合、上記応力情報は、選択された評価対象要素（コード補強層モデル）が受ける応力のタイヤ周上の変動を含む。また、変形解析がタイヤモデルＴを路面モデルＲ上で転動させる転動解析である場合、上記応力情報は、タイヤモデルＴを路面モデルＲ上で転動させたときにタイヤ周上を回転する評価対象要素の代表要素（タイヤプロファイル断面上の同じ位置にある複数の要素のうち、タイヤ周方向の異なる位置にあるタイヤ周上の１つの要素）が受ける応力の時間履歴を含む。
【００３１】
このような応力情報は、記憶部２０に記憶された変形解析の結果の中から、選択された評価対象要素の情報の中の応力の情報を取り出してまとめることにより得られる。
図５は、変形解析が接地解析である場合の、応力情報の一例を示す図である。図５は、ベルトカバー層のタイヤ幅方向の端部における評価対象要素の応力のタイヤ周上の変動を示す。この応力は、ベルトカバー層のコード材長手方向の引っ張り応力である。
図６は、変形解析がタイヤモデルＴを路面モデルＲに荷重を掛けて接地する接地解析である場合の、応力情報の他の例を示す図である。図６は、ベルト層のタイヤ幅方向の端部における評価対象要素の応力のタイヤ周上の変動である。この応力は、ベルト層のコード材長手方向の引っ張り応力である。
このように、本実施形態では、変形解析が接地解析である場合、タイヤ接地面内の中心の周方向位置を１８０度としてタイヤ周上の各位置の応力の変動を得ることができる。このとき、情報取得部３２は、少なくともコード材長手方向における応力情報を取得することが好ましい。これにより、後述するように、実際のコード材の耐久性の評価結果に近いシミュレーション結果を得ることができる。
【００３２】
評価部３４は、応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価する（ステップＳ６）。コード材の耐久性を評価する際、評価部３４は、一例として、応力の変動あるいは応力の時間履歴における最大応力を用いてコード材の耐久性を評価することが好ましい。この場合、最大応力とコード材の有する破断強度とを比較することにより、耐久性を評価することができる。また、評価部３４は、応力の変動あるいは応力の時間履歴における最大応力と最小応力の差分を用いてコード材の耐久性を評価することも好ましい。この場合、コード材の発熱による故障を評価することができる。図５，６に示すＤ１，Ｄ２は、最大応力と最小応力の差分を示している。
本実施形態のコード材の耐久性の評価とは、定めた評価対象要素に対応するコード材の対応部分が破断しそうか、否かを判断すること、あるいは、定めた評価対象要素に対応するコード材の対応部分がタイヤ周上のどの位置で最も破断し易いかといった場所を特定することを含み、また、評価対象要素を複数選択した場合は、評価対象要素の中から最もコード材の破断の危険性が高くなる要素の位置する場所を特定することも含む。
【００３３】
このように、本実施形態において、コード材の耐久性を変形解析で得られた応力情報の大きさで評価するのは以下の理由による。
タイヤには、タイヤ製造過程の影響を受けて、空気充填前の状態においてコード材に初期引張応力がすでに作用している。これに伴って、コード材及びコード材周囲のゴム材料には、歪（初期歪み）が生じている。このため、タイヤモデルを用いてコード材の耐久性を評価しようとする場合、初期引張応力及び初期歪を付与した状態から、内圧充填、接地変形解析等を行なわなければいけない。しかし、初期引張応力と初期歪とが互いに釣り合うように初期歪と初期引張応力を定めることは難しい。このため、本実施形態では、タイヤモデルＴに、初期歪を付与せず、初期引張応力を付与して内圧充填等の変形解析を行なうことにより、初期引張応力に、変形解析により生じた引張応力が加算されて、実際のコード材の耐久性の評価に合致するコード材に関する応力情報を取得することができる。この場合、初期歪は付与されないので、力学的に釣り合っていないが、変形解析で算出される応力には、初期応力に変形解析により生じた応力が加算されるので、変形解析で算出される応力は、実際のコード材に作用する応力に近い。
従来のように、コード材を歪の大きさでコード材の耐久性を評価する場合、コード材に実際引張応力が作用している場合でも、歪は圧縮を示す場合がある。図７（ａ），（ｂ）は、ベルトカバー層のコード補強層モデルのコード材長手方向の歪と引張応力の分布の一例を示す図である。この例は、タイヤモデルＴのコード補強層モデルに初期引張応力を付加して内圧充填の変形解析を行なった結果である。図７（ｂ）に示すようにコード補強層モデルに引張応力が作用している部分であっても、図７（ａ）に示すように、歪が圧縮になっている部分がある。このような場合、歪によってコード材の耐久性を適切に評価することは難しい。このため、本実施形態では、コード補強層モデルの応力情報の大きさにより、コード材の耐久性を評価する。
【００３４】
このように、本実施形態では、タイヤモデルＴに初期引張応力を付与して変形解析を行い、この解析結果から、コード補強層モデルの応力情報の大きさによって、コード材の耐久性を評価することにより、従来に比べて実際のタイヤの耐久性の結果に近い評価を得ることができる。このとき、応力情報は、少なくともコード材長手方向における応力の情報であるので、コード材の破断やコード材の発熱による耐久性の劣化を精度よく評価することができる。
【００３５】
（実験例）
本実施形態の効果を確認するために、タイヤプロファイル形状が異なる２種類のタイヤＡ，Ｂを再現した２つのタイヤモデルを作成した。タイヤモデルのベルト層モデル及びベルトカバー層モデルに、予め定めた初期引張応力を付与して、タイヤモデルに内圧充填の変形解析を施した。この後、このタイヤモデルを路面モデルに接地させる変形解析を行ない、ベルト層のコード材の耐久性を、ベルト層モデルの応力情報の大きさで評価した（実施例）。
一方、上記２つのタイヤモデルのベルト層モデル及びベルトカバー層モデルに初期引張応力を付与することなく、タイヤモデルに内圧充填の変形解析を施した。この後、このタイヤモデルを路面モデルに接地させる変形解析を行ない、ベルト補強層のコード材の耐久性を、ベルト層モデルに作用する歪の大きさで評価した（従来例）。
タイヤモデルそれぞれは、節点５００点、要素８００個の図４に示すような三次元モデルとし、路面モデルは剛体モデルとした。上記変形解析の結果から、ベルト層モデルのタイヤ幅方向の端部に作用する応力情報と歪の情報を取得した。この応力情報及び歪の情報は、タイヤ周上の変動の情報である。コード材の耐久性の評価は、取り出した応力及び歪のタイヤ周上の変動のうちの最大値と最小値の差分で行なった。下記表は、タイヤＢに関する上記差分（歪の差分及び応力の差分）を、タイヤＡを基準（指数１００）として指数で表している。指数が高いほど差分が大きいことを表す。
一方、タイヤＡ，Ｂに関して５０００ｋｍ走行後ベルト層のタイヤ幅方向の端部のベルトコード材を取り出して、ベルトコード材の破断強度を測定した。タイヤＡの破断強度の逆数を基準（指数１００）として、タイヤＢの破断強度の逆数を指数で表し、コード材の耐久性の評価とした。指数が高いほど、耐久性が低いことを表す。
【００３６】
【表１】
0006539953.tif 000002
【００３７】
上記表より、タイヤＢの応力の差分の指数は、歪の差分の指数に比べて、タイヤＢのコード材の耐久性とよく一致していることがわかる。これより、本実施形態の効果は明らかである。
【００３８】
以上、本発明の空気入りタイヤのシミュレーション方法及びシミュレーション装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  シミュレーション装置
１２  コンピュータ本体部
１４  プリンタ
１６  ディスプレイ
１８  マウス・キーボード
２０  記憶部
２２  ＣＰＵ
２４  解析処理部
２６  モデル作成部
２８  初期応力付与部
３０  変形解析部
３２  情報取得部
３４  評価部
４０  ベルト層モデル
４１  トレッドゴムモデル
４２  ベルトカバー層モデル
４４  カーカスモデル
【図１】
0006539953.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006539953.tif 000007
【図６】
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【図７】
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