[发明专利]模拟滚动轮胎的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚动轮胎模拟的方法，该方法能模拟以某一速度滚动的轮胎的状态并 且能在较短的时间内以较高的精度对该状态进行计算。

背景技术

近年来，人们将计算机模拟用于轮胎的研究。众所周知，日本未审查的公开申请Nos. 2003-127622、2004-20229、2004-322971、以及2002-67636公开了用计算机模拟以某一速 度滚动的轮胎的各种方法。计算机模拟能在某种程度上预测性能，而无需在实验上制造轮 胎。作为已知的计算机模拟，例如滚动模拟，其中轮胎模型被制造以便在道路模型上滚动。 各个模型由有限元构成。有限元中的大部分单元是具有与构成轮胎的橡胶、帘线等相似的 弹性元。

为轮胎模型设定各个边界条件比如轮辋、内部压力、和负荷，并使轮胎模型与道路模 型接触；然后进行将轮胎模型加速到某一速度的加速步骤。至于加速步骤，例如，考虑到 实际使用条件，即使以相当高的加速度1G(约等于9.8m/s²)加速轮胎模型时，将其加速 到50km/h也需要约1.4秒。然后，在达到预定的某一速度时，由滚动轮胎模型计算所需 的物理参数。

在模拟以恒定速度滚动的轮胎的特性的情况中，上述加速是浪费时间的。为缩短模拟 时间，以较大的加速度加速轮胎模型并且以较短的时间将其加速到预定速度是有效的。

然而，当加速度太大时，轮胎模型的弹性元的变形量变得特别大，于是这些单元受到 破坏并且会存在计算误差。

有限元法(FEM)经常用于上述模拟。在有限元法中，通过将时间分割为较短的时间 步骤来进行计算。在一个时间步骤的终了处的各个单元的状态被用作下一个时间步骤的初 始值，并且按时间顺序进行计算。在每一时间步骤处，观察到一些误差，这是因为计算结 果被四舍五入成预定位数。通常，就时间步骤的数量来说，要充分地确保位数以使计算结 果不受误差的影响。然而，加速时间的增加必然导致时间步骤的数量的增加，从而可能使 误差累积并降低计算精度，即发生所谓的下溢。

发明内容

为解决上述问题完成了本发明。因此，本发明的主要目的在于提供一种模拟滚动轮胎 的方法，该方法能缩短计算时间、同时保持较高的计算精度。

根据本发明的模拟滚动轮胎的方法包括如下步骤：通过使用具有至少一个弹性元的有 限元来模拟柔韧轮胎模型用于数值计算；将柔韧轮胎模型中的至少一个弹性元变成刚性元 从而制造出刚性轮胎模型；加速刚性轮胎模型；当刚性轮胎模型的速度达到某一速度时， 将刚性轮胎模型中的每一单元的弹性恢复成初始弹性；以及获得至少一个与柔韧轮胎模型 相关的物理参数。

附图说明

图1为用于实施本发明的优选实施方式中的模拟方法的计算机装置的透视图；

图2为显示用于本发明的优选实施方式的模拟方法的处理步骤的例子的流程图；

图3为显示轮胎模型的一个例子的透视图；

图4为沿着包括轮胎轴向的轮胎子午线部分的轮胎模型的横截面图；

图5为道路模型的透视图；

图6为显示与道路模型接触的柔韧轮胎模型的滚动模拟的一个例子的透视图；

图7为显示柔韧轮胎模型的滚动模拟的侧视图；

图8为显示刚性轮胎模型的滚动状态的侧视图；

图9为显示轮胎模型的滚动速度与时间之间的关系的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对根据本发明的优选实施方案进行说明。

图1显示了用于实施根据本实施方式的模拟方法的计算机装置1。计算机装置1包括 机箱1a、用作输入装置的键盘1b和鼠标1c、以及用作输出装置的显示器1d。虽然图中未 显示，但机箱1a恰当地装有中央处理器(缩写为“CPU”)、ROM、暂存器、大容量存储 器比如磁盘、以及用于光盘或软磁盘的磁盘驱动器1a1和1a2。大容量存储器在其内存储 用于实施如下所述的方法的处理步骤(即程序)。

图2显示了本发明的优选实施方式中的处理步骤的一个例子。在本发明的优选实施方 式中，首先模拟柔韧轮胎模型2(步骤S1)。图3显示了三维可视化的柔韧轮胎模型2的 一个例子。在柔韧轮胎模型2中，通过将作为分析对象的轮胎替换为有限元(e)来进行说 明。