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公開番号2025114379
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024009040
出願日2024-01-24
発明の名称連続体の挙動解析装置、連続体の挙動解析方法、及びプログラム
出願人株式会社ブリヂストン
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B60C 19/00 20060101AFI20250729BHJP(車両一般)
要約【課題】相変化可能な連続体を含む複数の異なる連続体が接触する場合における連続体の挙動解析をFEMと粒子法を用いて行う場合と比較して、挙動解析精度を向上させる。
【解決手段】挙動解析装置10は、スプライン関数を用いてモデル化したブロックモデルとブロックモデルに接触する氷体モデルを生成し、ブロックモデルと氷体モデルとの間における摩擦に関係する付与条件に基づいて転動計算を実行し、転動計算の計算結果に基づいて、ブロックモデルと氷体モデルとの間の熱エネルギを導出し、熱エネルギによって、氷体モデルにおける相変化粒子を導出し、氷体モデルの粒子間の相互作用力に基づいて、氷体モデルを連成し、かつ、連成された氷体モデルの複数の粒子とブロックモデルとの相互作用力に基づいて、ブロックモデル及び氷体モデルを連成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
スプライン関数を用いて形状をモデル化した第１の連続体モデルと、前記第１の連続体モデルの少なくとも一部に接触可能で、かつ各々固体相を示す所定サイズの複数の粒子の集合により形成した第２の連続体モデルと、を生成する生成部と、
前記第１の連続体モデルの一部と前記第２の連続体モデルとを接触させて前記第１の連続体モデル及び前記第２の連続体モデルを所定方向に相対的に予め定めた移動量だけ移動させ、第１の連続体モデルと前記第２の連続体モデルとの間における摩擦に関係する付与条件に基づいて、転動計算を実行する転動解析部と、
前記転動計算の計算結果に基づいて、前記第１の連続体モデルと前記第２の連続体モデルとの間に生じる熱エネルギを導出し、導出された前記熱エネルギによって、前記第２の連続体モデルにおける固体相から液体相に相変化する相変化粒子を導出する導出部と、
前記第２の連続体モデルの前記相変化粒子の相を液体相に変換し、前記第２の連続体モデルの粒子間の相互作用力に基づいて、前記第２の連続体モデルを連成し、かつ、連成された前記第２の連続体モデルの複数の粒子と前記第１の連続体モデルとの相互作用力に基づいて、前記第１の連続体モデル及び前記第２の連続体モデルを連成する連成部と、
を備えた連続体の挙動解析装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１の連続体モデルは、ＩＧＡを用いて解析可能なモデルであり、
前記第２の連続体モデルは、粒子法を用いて解析可能なモデルである
請求項１に記載の連続体の挙動解析装置。
【請求項３】
前記第１の連続体モデルは、弾性体を示す曲面モデルであり、
前記第２の連続体モデルは、熱エネルギの付与により相変化する流体モデルである
請求項２に記載の連続体の挙動解析装置。
【請求項４】
前記曲面モデルは、タイヤの一部を示すタイヤモデルであり、
前記流体モデルは、氷上路面を示す氷上路面モデルである
請求項３に記載の連続体の挙動解析装置。
【請求項５】
前記第１の連続体モデルにおける前記第２の連続体モデルとの接触面には少なくとも１つの溝が設けられており、
前記転動解析部は、前記溝によって分割された前記第１の連続体モデルの前記接触面を構成する接触面要素に設けられた積分点における他の前記接触面要素との接触力を考慮して転動計算を実行する
請求項１～請求項４の何れか１項に記載の連続体の挙動解析装置。
【請求項６】
スプライン関数を用いて形状をモデル化した第１の連続体モデルと、前記第１の連続体モデルの少なくとも一部に接触可能で、かつ各々固体相を示す所定サイズの複数の粒子の集合により形成した第２の連続体モデルと、を生成し、
前記第１の連続体モデルの一部と前記第２の連続体モデルとを接触させて前記第１の連続体モデル及び前記第２の連続体モデルを所定方向に相対的に予め定めた移動量だけ移動させ、第１の連続体モデルと前記第２の連続体モデルとの間における摩擦に関係する付与条件に基づいて、転動計算を実行し、
前記転動計算の計算結果に基づいて、前記第１の連続体モデルと前記第２の連続体モデルとの間に生じる熱エネルギを導出し、導出された前記熱エネルギによって、前記第２の連続体モデルにおける固体相から液体相に相変化する相変化粒子を導出し、
前記第２の連続体モデルの前記相変化粒子の相を液体相に変換し、前記第２の連続体モデルの粒子間の相互作用力に基づいて、前記第２の連続体モデルを連成し、かつ、連成された前記第２の連続体モデルの複数の粒子と前記第１の連続体モデルとの相互作用力に基づいて、前記第１の連続体モデル及び前記第２の連続体モデルを連成する処理をコンピュータが実行する
連続体の挙動解析方法。
【請求項７】
コンピュータに、
スプライン関数を用いて形状をモデル化した第１の連続体モデルと、前記第１の連続体モデルの少なくとも一部に接触可能で、かつ各々固体相を示す所定サイズの複数の粒子の集合により形成した第２の連続体モデルと、を生成し、
前記第１の連続体モデルの一部と前記第２の連続体モデルとを接触させて前記第１の連続体モデル及び前記第２の連続体モデルを所定方向に相対的に予め定めた移動量だけ移動させ、第１の連続体モデルと前記第２の連続体モデルとの間における摩擦に関係する付与条件に基づいて、転動計算を実行し、
前記転動計算の計算結果に基づいて、前記第１の連続体モデルと前記第２の連続体モデルとの間に生じる熱エネルギを導出し、導出された前記熱エネルギによって、前記第２の連続体モデルにおける固体相から液体相に相変化する相変化粒子を導出し、
前記第２の連続体モデルの前記相変化粒子の相を液体相に変換し、前記第２の連続体モデルの粒子間の相互作用力に基づいて、前記第２の連続体モデルを連成し、かつ、連成された前記第２の連続体モデルの複数の粒子と前記第１の連続体モデルとの相互作用力に基づいて、前記第１の連続体モデル及び前記第２の連続体モデルを連成する処理を実行させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、連続体の挙動解析装置、連続体の挙動解析方法、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
トレッドパターンが形成されたタイヤのトレッド部を有限要素法（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ：ＦＥＭ）によってモデル化したブロックモデルと、氷路面を粒子法によってモデル化した氷体モデルを用いて、熱－流体－構造連成による氷上摩擦を予測する技術が存在する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＩＧＡ（ＩｓｏｇｅｏｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ）を用いてモデル化した物体と、粒子法を用いてモデル化した物体との連成について開示した技術が存在する（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
流体及び個体等の連続体に関する運動について、粒子運動に離散化するシミュレーションを行う粒子法の数値解析手法による技術が存在する（例えば非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１６８９２０号公報
【非特許文献】
【０００６】
Wei Gao, Takuya Matsunaga, Guangtao Duan, Seiichi Koshizuka, A coupled 3D isogeometric/least-square MPS approach for modeling fluid-structure interactions, Computer methods in applied mechanics and engineering, 373, (2021).
S.A. Silling, “Stability of peridynamic correspondence material models and their particle discretizations”, Computer methods in applied mechanics and engineering, Vol. 322, pp. 42-57 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば図１３に示すような曲面を有する３次元物体のモデル化にＦＥＭを適用した場合、ＦＥＭでは複雑、かつ、滑らかな物体を表現しにくいため、図１４に示すように曲面部分を直線で近似することになる。従って、ブロックモデルと氷体モデルの間の氷上摩擦力が実際の値と乖離するという問題が生じることがある。
【０００８】
また、ＩＧＡを用いてモデル化した物体と、粒子法を用いてモデル化した物体との連成において、これまで粒子法を用いてモデル化した物体（例えば氷体モデル）の相変化は考慮されていなかった。
【０００９】
本開示は、上記事実を考慮して成されたものであり、相変化可能な連続体を含む複数の異なる連続体が接触する場合における連続体の挙動解析をＦＥＭと粒子法を用いて行う場合と比較して、挙動解析精度を向上させることができる連続体の挙動解析装置、連続体の挙動解析方法、及びプログラムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の第１態様は、スプライン関数を用いて形状をモデル化した第１の連続体モデルと、前記第１の連続体モデルの少なくとも一部に接触可能で、かつ各々固体相を示す所定サイズの複数の粒子の集合により形成した第２の連続体モデルと、を生成する生成部と、
（【００１１】以降は省略されています）

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