Yokohama разработала новую симуляционную технологию создания резиновых смесей

Компания Yokohama заявила, что разработала технологию моделирования многоцелевого резинового материала, из которого появится возможность создавать шины, сочетающие в себе характеристики, до сих пор считавшиеся несовместимыми: высокую безопасность и топливную экономичность, повышенную жёсткость шины и ультра-лёгкость.

Как известно японские шиноделы уже демонстрировали миру свои инновационные концепции. В пример можно привести аэродинамические шины с низким энергопотреблением. Благодаря же новой технологии характеристики автошин больше не будут зависеть от сложности морфологии резинового компаунда – от степени рассеивания, количества каучука и наполнителя (диоксида кремния и техуглерода).

Новая технология моделирования в корне отличается от предыдущих методов моделирования, в которых предполагалось фактическое использование резиновых материалов. Вместо этого новая технология моделирования создает модели различных резиновых смесей на основе виртуальной морфологии, отмечает технический специалист Shina.Guide. Изменяя морфологические параметры (переменные), новая технология моделирования позволит создавать крупномасштабные имитационные модели, состоящие примерно из одного миллиарда элементов, имеющих различную морфологию.

Оценка эффективности работы суперкомпьютера TSUBAME 2.5 Токийского технологического института подтвердила, что новая технология моделирования может завершить огромные масштабные вычисления, состоящие из одного миллиарда элементов, всего 75 минут, что при использовании метода конечных элементов ранее считалось чем-то неслыханным.

Основной проблемой при создании новой технологии моделирования стало обеспечение полного контроля над строением элементов и вязкоупругими характеристиками, необходимыми для расчёта механических свойств резины. Эти проблемы были решены благодаря усилиям совместного исследовательского проекта во главе с профессором Домиником Желеном (Dominique Jeulin) из Центра морфологической математики (Centre de Morphologie Mathematique) во Франции.  Совместное исследование привело к разработке технологии моделирования, случайной морфологической модели и новой вычислительной схемы для крупных вязкоупругих моделей. Создание и сочетание этих двух ключевых технологий стали последними штрихами в разработке технологии моделирования многоцелевого резинового материала инженерами Yokohama.

Новая технология моделирования для поиска наиболее оптимальных решений основывается на «эволюционных процессах организмов и использовании генетических алгоритмов». Ранее Yokohama уже пыталась апробировать данный подход для определения оптимального структурного дизайна своих шин. Так была разработана флагманская топливоэкономичная модель Yokohama BluEarth-1 EF20, которой за сопротивление качению и сцепные свойства во влажных условиях по японской системе маркировки был присвоен рейтинг «ААА».

Новая технология моделирования включает в себя четыре этапа:

1. моделирование, регулирующее морфологию резинового материала;
2. моделирование вязкоупругих характеристик для виртуального расчёта механических свойств резины виртуального;
3. эволюционные вычисления для улучшения механических свойств;
4. анализ больших объёмов данных, сгенерированных в ходе эволюционного вычисления, для извлечения информации, полезной для разработки материалов (добыча данных).