タイヤモデリングの概要
タイヤは、車両の路面との相互作用をモデル化するうえで重要な要素であり、一部のタイヤモデルは特定のシミュレーションドメインにより適したものとなっています。
- 車両動解析
- シミュレーションはスムーズな長波路面上を低周波の入力で実行され、ステアリング、ブレーキおよびスロットル入力への車両の応答が対象となります。
- 車両の乗り心地
- シミュレーションはスムーズではない路面上で実行され、乗員の乗り心地が評価されます。
- 車両の耐久性
- シミュレーションはでこぼこの路面上で実行され、ピーク荷重および / または荷重履歴を入力として使用し、車両部品の疲労寿命を予測します。
- 軟質土壌上の車両
- シミュレーションは軟質土壌地形上で実行され、圧縮可能なサーフェス上の車両性能とタイヤが示す動的な挙動を捕捉します。
Altair Fiala | CDTIRE | FTIRE | MF-Tyre | MF-SWIFT | PM Flex Tire | Altair Soft Soil | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Author | Altair | Fraunhofer Institute | Cosin Scientific Software | Siemens | Siemens | Pratt Miller | Aristotle University of Thessaloniki/Altair |
Model Type | Enhanced Fiala | 弾性リング | 弾性リング | Pacejka Magic Formula | Pacejka Magic Formula | 有限要素モデル | Bekker、Wong、Janosiの経験式によるEnhanced Fiala |
適用範囲 | 車両動解析 | 車両動解析 車両の乗り心地 車両の耐久性 |
車両動解析 車両の乗り心地 車両の耐久性 |
車両動解析 | 車両動解析 車両の乗り心地 車両の耐久性 |
軟質土壌上の車両 | 軟質土壌上の車両 |
ライセンス | 追加のライセンスは不要 | AltairまたはFraunhoferからライセンスを購入する必要あり | Cosinからライセンスを購入する必要あり | 追加の購入は不要 | Siemensからライセンスを購入する必要あり | Altair Partner Allianceプログラムにアクセスするライセンスが必要 | 追加のライセンスは不要 |
インストール | 追加のインストールは不要 | Altairからライセンスを購入する必要あり 追加のインストールは不要 Fraunhoferからライセンスを購入する必要あり ライセンスサーバーとライセンスのインストールが必要 |
以下のインストールが必要:
|
追加のインストールは不要 | 以下のインストールが必要:
|
以下のインストールが必要: | 追加のインストールは不要 |
タイヤデータ | 物理的なタイヤテストとその後のパラメータフィッティングが必要 | 物理的なタイヤテストとその後のパラメータフィッティングが必要 | 物理的なタイヤテストとその後のパラメータフィッティングが必要 | 物理的なタイヤテストとその後のパラメータフィッティングが必要 | 物理的なタイヤテストとその後のパラメータフィッティングが必要 | Tire CADおよび材料特性が必要 Altair EDEMでの土壌リプレゼンテーションが必要 |
タイヤの基本パラメータと軟質土壌特性評価が必要 Altair Soft Soilパラメータ(Soft Soil Tireモデル) |
接触のタイプ | ポイントフォロワーまたは楕円カム | ブラシタイプの離散化したタイヤ接地面による接触 | ブッシュ要素を用いた離散化したタイヤ接地面による接触 | ポイントフォロワー | 楕円カムまたは剛体リング | 有限要素メッシュへの離散要素法(DEM)粒子 | ポイントフォロワーまたは楕円カム |
路面タイプ | Altair Roads(Altair路面モデリング) 3D曲面標準グリッド(OpenCRG) |
2次元解析的および統計的路面 3D曲面標準グリッド(OpenCRG) 3次元マスターおよびミクロパッチ |
2次元解析的および統計的路面 3D曲面標準グリッド(OpenCRG) 標準グリッド路面(RGR) |
Altair Roads(Altair路面モデリング) 3D曲面標準グリッド(OpenCRG) |
Altair Roads(Altair路面モデリング) 3D曲面標準グリッド(OpenCRG) |
EDEMバルク材料 | 軟質土壌の標準グリッド路面(Soft Soil Tireモデル) 3D曲面標準グリッド(OpenCRG) |
タイヤモデルの選択方法
- 数学的および経験的タイヤモデル
- これらのモデルでは、タイヤとリムが1つの剛体として表されており、ここではタイヤ-路面のフォースが路面上の1つの相互作用点の位置と速度によって決まります。FialaとPacejka Magic Formulaはこのアプローチに基づきますが、タイヤ力の非線形挙動の表現方法が異なります。たとえば、横方向のスリップの関数としての横力の減少特性などです。数学的および経験的タイヤモデルは、1~2 Hzの低周波数範囲で路面がスムーズだと想定される車両動解析アプリケーションで推奨されます。Fialaモデルの拡張バージョンではカム接触法が導入されており、複数ポイント接触によってタイヤがさまざまな路面障害物(穴、バンプ、カーブなど)を捕捉できるので、基本的な耐久性解析に適しています。
- 剛体リングタイヤモデル
- 剛体リングタイヤモデルはMF-SWIFTモデルによって説明されます。ここでホイールは剛体リムとして、タイヤはタイヤゴムを表すリムに弾性要素によって接続される6DOF剛体リングとして特徴付けられます。この実装により、空気タイヤの基本モードをモデル内で確認できるようになります。たとえば、リムを基準としたリングの振動などです。
- 弾性リングタイヤモデル
- 弾性リングアプローチは、FTireとCDTireによって実装されます。タイヤと路面との接触サーフェスを非常に詳細に定義することで前のモデルの上に構築する方法で、ゴムと路面間の圧力分布がもたらされます。このため、でこぼこの路面に適しており、乗り心地効果のスタディによく使用されます。タイヤ内の空気もモデル化されるので、温度効果や圧力損失の影響のシミュレーションに使用できます。このクラスのモデルは、300 Hzまでの周波数範囲に対応できます。
- 有限要素タイヤモデル
- 有限要素タイヤモデルは、リム、ゴムとクリート、ベルト生地と鋼製ネジ、タイヤ内の空気を詳細に網羅する弾性ボディとして表されます。こうしたモデルは車両シミュレーションとしては非常に複雑ですが、タイヤそのものの開発には有用です。
- 軟質土壌対応タイヤモデル
- このクラスのタイヤモデルでは路面が剛体だと想定せず、タイヤと軟質土壌地形の相互作用をモデル化します。地形は、経験式またはDiscrete Element Method(DEM)などの離散化法で表現できます。経験式は計算コストが低いので、迅速なスタディや車両最適化に適しています。DEMを使用した軟質土壌のリプレゼンテーションでは、きめ細かい材料を使用した地形の複雑さの特徴付けが考慮されます。このため、タイヤトレッドの影響を含むより現実的な結果がもたらされ、排土効果のリプレゼンテーションが向上し、土壌形態のリプレゼンテーションも向上しますが、計算コストの価格が大きくなります。