JP4516303B2 - WIRING DESIGN SUPPORT METHOD FOR LINE STRUCTURE, ITS DEVICE, AND ITS PROGRAM - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤーハーネス等の線条構造物の配線設計を支援する方法、その装置及びそのプログラムに関する。 The present invention relates to a method for supporting wiring design of a wire structure such as a wire harness, an apparatus therefor, and a program therefor.
車両等においては、複数の電装品が搭載されており、これらは、複数の電線や通信線等の線条材がインシュロック等の結束部材やテープ等の外装部材によって束ねられた上記線条構造物としての、いわゆる、ワイヤーハーネスで接続されている。図１に示すように、ワイヤーハーネス１は、各端部に電装品等と接続されるコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが取り付けられている。また、その中間部には各種クリップ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが取り付けられ、更に、分岐点４を有している。なお、各端部から分岐点４までを構成するワイヤーハーネス１の各枝線は、基本的に、それぞれ構成線条材の数や種類が異なるので、各枝線の太さ、長さ、弾性、密度等も様々である。従来、このようなワイヤーハーネスを車両等に配線するための設計は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）とＣＡＥ（Computer Aided Engineering）とよばれる汎用解析ソフトを用いて計算するか、或いは、設計者の経験や勘によって行われることが多かった。
In a vehicle or the like, a plurality of electrical components are mounted, and these are the above-described filament structure in which a plurality of wire materials such as electric wires and communication wires are bundled by a binding member such as an insulation lock or an exterior member such as a tape. As a so-called wire harness. As shown in FIG. 1, the
ここで、本明細書中で引用する文献を以下に示す。
ワイヤーハーネス等の線条構造物は、上記のように多種多様であり、単に、上記汎用解析ソフトを用いたり、設計者の経験等に頼るだけでは、それらの各部における曲げやねじりに対する剛性まで正確に予想して設計することは非常に困難なことであった。すなわち、有効な設計支援方法や支援装置は未だないため、設計通りの組付けが困難であったり、非現実的な形状になってしまうことも多かった。したがって、従来、最適な配線形状を得るために、設計及び組付けが試行錯誤繰り返されて、多大な時間を浪費することになっていた。 There are a wide variety of wire structures such as wire harnesses as described above. By simply using the above-mentioned general-purpose analysis software or relying on the experience of the designer, the rigidity to bending and torsion at each part is accurate. It was very difficult to design in anticipation. In other words, since there is no effective design support method and support apparatus, it is often difficult to assemble as designed or become an unrealistic shape. Therefore, conventionally, in order to obtain an optimal wiring shape, design and assembly are repeated by trial and error, and a great deal of time is wasted.
よって本発明は、上述した現状に鑑み、ワイヤーハーネス等の線条構造物の最適な配線設計を、容易かつ正確に行えるようにする配線設計支援方法、その装置及びそのプログラムを提供することを課題としている。 Therefore, in view of the present situation described above, the present invention provides a wiring design support method, an apparatus thereof, and a program thereof that enable easy and accurate wiring design of a wire structure such as a wire harness. It is said.
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の配線設計支援方法は、描画手段、外形パラメータ抽出手段、拘束条件抽出手段、非外形パラメータ計算手段及び予測形状計算手段として機能するコンピュータを用いて、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなしてモデル化し、有限要素法を利用して前記線条構造物の形状を予測することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する方法であって、前記描画手段によって、手動操作に応じて任意の形状の線条構造物を描画する描画工程と、前記外形パラメータ抽出手段によって、線条構造物の外形を直接的に決定する物理特性である外形パラメータを、前記描画された線条構造物から抽出する外形パラメータ抽出工程と、前記拘束条件抽出手段によって、前記線条構造物の拘束条件を、前記描画された線条構造物から抽出する拘束条件抽出工程と、前記非外形パラメータ計算手段によって、前記有限要素法による形状予測の計算のために必要な前記外形パラメータ以外の前記線条構造物の物理特性である非外形パラメータを、前記外形パラメータに基づき計算する非外形パラメータ計算工程と、前記予測形状計算手段によって、前記拘束条件、前記外形パラメータ及び前記非外形パラメータを前記有限要素法に適用して、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算する予測形状計算工程と、を含むことを特徴とする。
The wiring design support method according to
また、上記課題を解決するためになされた請求項２記載の配線設計支援方法は、請求項１記載の配線設計支援方法において、前記線条構造物は、所定の外装部材で複数本の線条材が束ねられてなるワイヤーハーネスであり、前記外形パラメータは、前記外装部材の種類及び前記ワイヤーハーネスの太さを含んでおり、前記種類、前記太さ及び前記非外形パラメータの関係を対応づけた特性テーブルを予め格納しておき、前記非外形パラメータ計算工程では、前記種類及び前記太さを前記特性テーブルに当てはめて、前記非外形パラメータを計算する、ことを特徴とする。
Further, the wiring design support method according to
また、上記課題を解決するためになされた請求項３記載の配線設計支援方法は、請求項２記載の配線設計支援方法において、前記特性テーブルは、前記種類及び前記太さと前記非外形パラメータとしての縦弾性係数及び横弾性係数との関係、前記種類及び前記太さと前記非外形パラメータとしての縦弾性係数及びポアソン比との関係、或いは、前記種類及び前記太さと前記非外形パラメータとしての横弾性係数及びポアソン比との関係、を対応づけたものである、ことを特徴とする。
Further, the wiring design support method according to
また、上記課題を解決するためになされた請求項４記載の配線設計支援方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の配線設計支援方法において、前記コンピュータが、警告出力手段としても機能し、前記警告出力手段によって、前記手動操作に応じて作成した線条構造物から、前記物理的に釣り合った状態である予測形状を計算することが不可能である場合には、その旨を警告する警告出力工程、を更に含むことを特徴とする。
The wiring design support method according to
また、上記課題を解決するためになされた請求項５記載の線条構造物の配線設計支援装置は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して前記線条構造物の形状を予測することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する装置であって、手動操作に応じて任意の形状の線条構造物を描画する描画手段と、線条構造物の外形を直接的に決定する物理特性である外形パラメータを、前記描画された線条構造物から抽出する外形パラメータ抽出手段と、前記線条構造物の拘束条件を、前記描画された線条構造物から抽出する拘束条件抽出手段と、前記有限要素法による形状予測の計算のために必要な前記外形パラメータ以外の前記線条構造物の物理特性である非外形パラメータを、前記外形パラメータに基づき計算する非外形パラメータ計算手段と、前記拘束条件、前記外形パラメータ及び前記非外形パラメータを前記有限要素法に適用して、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算する予測形状計算手段と、を含むことを特徴とする。
Moreover, the wiring design support apparatus for a linear structure according to
また、上記課題を解決するためになされた請求項６記載の線条構造物の配線設計支援プログラムは、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して前記線条構造物の形状を予測することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、手動操作に応じて任意の形状の線条構造物を描画する描画手段、線条構造物の外形を直接的に決定する物理特性である外形パラメータを、前記描画された線条構造物から抽出する外形パラメータ抽出手段、前記線条構造物の拘束条件を、前記描画された線条構造物から抽出する拘束条件抽出手段、前記有限要素法による形状予測の計算のために必要な前記外形パラメータ以外の前記線条構造物の物理特性である非外形パラメータを、前記外形パラメータに基づき計算する非外形パラメータ計算手段、前記拘束条件、前記外形パラメータ及び前記非外形パラメータを前記有限要素法に適用して、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算する予測形状計算手段、として機能させる、ことを特徴とする。
A wire structure support program for a line structure according to
請求項１、５及び６記載の発明によれば、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなしてモデル化し、有限要素法を利用してこの線条構造物の形状が予測される。また、手動操作に応じて描画された線条構造物から、有限要素法の計算に必要な物理特性や拘束条件が自動計算されて、有限要素法を用いて釣り合った状態である予測形状が計算される。 According to the first, fifth, and sixth aspects of the present invention, the target line structure is modeled as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and the finite element method is used. The shape of the lever line structure is predicted. In addition, physical properties and constraint conditions necessary for the finite element method calculation are automatically calculated from the line structure drawn according to the manual operation, and a predicted shape that is balanced using the finite element method is calculated. Is done.
また、請求項２記載の発明によれば、外装部材の種類、ワイヤーハーネスの太さ及び非外形パラメータの関係を対応づけた特性テーブルが予め格納されており、抽出した外形パラメータを、この特性テーブルに当てはめて非外形パラメータが計算される。
According to the invention described in
また、請求項３記載の発明によれば、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さと縦弾性係数及び横弾性係数との関係、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さと縦弾性係数及びポアソン比との関係、或いは、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さと横弾性係数及びポアソン比との関係、を対応づけたものである、ことを特徴とする。
According to the invention of
また、請求項４記載の発明によれば、手動操作に応じて作成した線条構造物から、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算することが不可能である場合には、その旨が警告される。
Further, according to the invention described in
請求項１、５及び６記載の発明によれば、線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなしてモデル化しているので、一般的なメッシュを割り当てた有限要素モデルと比較して、格段に計算量が削減される。したがって、短時間での確実な形状予測が可能になる。また、有限要素法の計算に必要なデータが、手動操作に応じて描画された線条構造物から自動計算されるので、予測形状計算のための数値入力が不要となる。したがって、特殊な技術習得や熟練も不要となる。 According to the first, fifth and sixth aspects of the invention, since the linear structure is modeled as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are maintained, a general mesh is assigned. Compared with the finite element model, the amount of calculation is significantly reduced. Therefore, reliable shape prediction in a short time becomes possible. Further, since the data necessary for the calculation of the finite element method is automatically calculated from the line structure drawn according to the manual operation, it is not necessary to input a numerical value for calculating the predicted shape. Therefore, special skill acquisition and skill are not required.
請求項２記載の発明によれば、外装部材の種類、ワイヤーハーネスの太さ及び非外形パラメータの関係を対応づけた特性テーブルを予め格納しておくことにより、手動操作に応じて描画された線条構造物から、有限要素法の計算に必要な非外形パラメータを容易かつ確実に得ることが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, a line drawn in response to a manual operation is stored by storing in advance a characteristic table that associates the types of exterior members, the thickness of the wire harness, and the non-external parameters. It is possible to easily and reliably obtain the non-external parameters necessary for the calculation of the finite element method from the strip structure.
請求項３記載の発明によれば、特性テーブルを参照することにより、手動操作に応じて描画された線条構造物から、有限要素法の計算に必要なポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数を容易かつ確実に得ることが可能になる。
According to the invention described in
請求項４記載の発明によれば、手動操作に応じて作成した線条構造物から、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算することが不可能である場合には、その旨が警告されるので、より短時間での適確な経路設計が可能になる。
According to the invention described in
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図１及び図２を用いて、本発明で対象となる線条構造物としてのワイヤーハーネスの全体形状及び代表的な支持部材について説明する。図１は、本発明で対象となるワイヤーハーネスの全体形状を概略的に示す図である。図２は、ワイヤーハーネスに取り付けられる代表的な支持部材と拘束自由度との関係を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the whole shape and typical support member of the wire harness as a linear structure used as object by this invention are demonstrated using FIG.1 and FIG.2. FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall shape of a wire harness that is a subject of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a typical support member attached to the wire harness and a degree of freedom of restraint.
本発明で対象となるワイヤーハーネス１は、上述のように両端部に図示しない電装品と接続されるコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが取り付けられ、その中間部には各種クリップ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが取り付けられ、更に、分岐点４を有している。ワイヤーハーネス１の各枝線は、基本的に、それぞれ構成線条材の数や種類が異なるので、各枝線の太さ、長さ、弾性、密度等も異なる。
As described above, the connector 1a, 2b, 2c, and 2d to be connected to electrical components (not shown) are attached to both ends of the
上記各コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、電装品側の相手方コネクタの固定位置及びその装着方向に応じて所定の位置に着脱可能に固定され、ワイヤーハーネスの端部を完全拘束する。また、上記各クリップ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、ワイヤーハーネスの所定部位を、車両のボディやステー等の所定位置に完全拘束又は回転拘束される。
Each of the connectors 2a, 2b, 2c, and 2d is detachably fixed at a predetermined position according to the fixing position of the mating connector on the electrical component side and the mounting direction thereof, and completely restrains the end of the wire harness. Each of the
ここで、クリップについて説明を加える。クリップには、基本的に、長穴クリップ及び丸穴クリップがある。丸穴クリップは、回転クリップともよばれ、ワイヤーハーネスを保持する台座部とステー等に設けられた丸穴形状の取付穴に挿入される支持脚とから構成される。丸穴クリップは、Ｚ軸（取付部位に鉛直方向）廻りに回転可能である。 Here, the clip will be described. The clip basically includes a long hole clip and a round hole clip. The round hole clip is also called a rotary clip, and is composed of a pedestal portion that holds the wire harness and a support leg that is inserted into a round hole-shaped attachment hole provided in a stay or the like. The round hole clip is rotatable around the Z axis (perpendicular to the attachment site).
一方、長穴クリップは、固定クリップともよばれ、ワイヤーハーネスを保持する台座部とステー等に設けられた長穴形状の取付穴に挿入される支持脚とから構成される。この支持脚の断面形状は、取付穴と略同様の長穴形状をしている。長穴クリップは、Ｚ軸廻りに回転不可能である。 On the other hand, the long hole clip is also called a fixed clip, and is composed of a pedestal portion that holds the wire harness and a support leg that is inserted into a long hole-shaped attachment hole provided in a stay or the like. The cross-sectional shape of the support leg is a long hole shape that is substantially the same as the mounting hole. The long hole clip cannot rotate around the Z axis.
更に、長穴クリップ及び丸穴クリップには、Ｘ軸（ワイヤーハーネスの長手方向）廻りに回転可能な、コルゲート長穴クリップ及びコルゲート丸穴クリップがある。このような各クリップの各軸方向及び各軸廻りの拘束自由度は図２に示す通りである。 Further, the long hole clip and the round hole clip include a corrugated long hole clip and a corrugated round hole clip that can rotate around the X axis (longitudinal direction of the wire harness). FIG. 2 shows the degree of freedom of restraint in each axial direction and around each axis of each clip.
図２において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、ワイヤーハーネス上の各節点（又はノードともよぶ）における右手ローカル座標系での直行する３軸に対応する。例えば、Ｚ軸をクリップ軸と一致するようにしているが、これらの決定方法は、使用する関数によって適宜変更可能である。なお、図中、参考のために、分岐点の拘束自由度についても示している。また、ここでは図示しないが、上記拘束点以外に任意に設定されたワイヤーハーネス上の節点は、基本的に、完全自由である。このような拘束自由度が、後述するように、予測経路や反力等の計算に先立ち、各節点にそれぞれ、設定される。 In FIG. 2, the X axis, the Y axis, and the Z axis correspond to three orthogonal axes in the right-hand local coordinate system at each node (or node) on the wire harness. For example, the Z axis coincides with the clip axis, but these determination methods can be appropriately changed depending on the function to be used. In the figure, the degree of freedom of constraint at the branch point is also shown for reference. Further, although not shown here, the nodes on the wire harness arbitrarily set other than the constraint points are basically completely free. Such a degree of freedom of constraint is set for each node prior to calculation of the predicted path, reaction force, etc., as will be described later.
次に、図３〜図５を参照しながら、本発明において前提となる仮定条件、利用される理論及び基本式の概略について説明する。これは、実施形態１〜実施形態５に共通するものである。図３（Ａ）は、ワイヤーハーネスの外観を示す図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のワイヤーハーネスを離散化した様子を示す図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のワイヤーハーネスを梁要素と節点とで表した図である。図４は、梁要素と節点とで表したワイヤーハーネスにおける自由度を説明するための図である。図５（Ａ）は、ワイヤーハーネスを３つの梁要素で表した図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の３つの梁要素を結合した状態を示す図である。 Next, with reference to FIG. 3 to FIG. 5, an assumption condition, a theory used, and an outline of a basic formula, which are prerequisites in the present invention, will be described. This is common to the first to fifth embodiments. FIG. 3 (A) is a diagram showing the appearance of the wire harness, FIG. 3 (B) is a diagram showing a state where the wire harness of FIG. 3 (A) is discretized, and FIG. It is the figure which represented the wire harness of FIG. 3 (A) with the beam element and the node. FIG. 4 is a diagram for explaining the degree of freedom in the wire harness represented by beam elements and nodes. FIG. 5A is a diagram illustrating the wire harness with three beam elements, and FIG. 5B is a diagram illustrating a state in which the three beam elements in FIG. 5A are coupled.
まず、本発明では、ワイヤーハーネスの設計に有限要素法を利用するに際し、以下のような仮定をする。
（１）．ワイヤーハーネスを弾性体と仮定する。
（２）．ワイヤーハーネスを梁要素が結合されたものと仮定する。
（３）．各梁要素に直線性が保たれるものと仮定する。
First, in the present invention, the following assumptions are made when the finite element method is used for designing a wire harness.
(1). The wire harness is assumed to be an elastic body.
(2). Assume that the wire harness is a combination of beam elements.
(3). Assume that each beam element is kept linear.
なお、梁要素と仮定することは、ワイヤーハーネスを一様断面、すなわち、均質な断面であると仮定することも意味する。また、断面を円形と仮定しているが必ずしもその必要はない。但し、以降の説明では、ワイヤーハーネスを円形断面と想定して説明していく。 Note that assuming a beam element also means that the wire harness is assumed to have a uniform cross section, that is, a homogeneous cross section. Moreover, although the cross section is assumed to be circular, it is not always necessary. However, in the following description, the wire harness will be described assuming a circular cross section.
本発明において、このような仮定をすることにより、従来なされていなかった、ワイヤーハーネスへの有限要素法の適用が可能になる。 In the present invention, by making such an assumption, it becomes possible to apply the finite element method to the wire harness which has not been made conventionally.
本発明においては、まず、ワイヤーハーネスを離散化する。すなわち、図３（Ａ）に示すように、複数の電線１１がテープ１２等の外装部材によって束ねられたワイヤーハーネス１は連続体とみなすことができる。次に、図３（Ｂ）に示すように、このようなワイヤーハーネス１を、いくつかの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…に分割（離散化）する。すなわち、ワイヤーハーネスは１本のロープのようなものなので、有限個の梁要素をつなげたものとみなすことができる。
In the present invention, first, the wire harness is discretized. That is, as shown in FIG. 3A, the
したがって、図３（Ｃ）に示すように、ワイヤーハーネスは、複数の梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…を複数のノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、…で結合したものとして表すことができる。梁要素に必要な特性値は以下の通りである。
長さｌ（図３（Ｂ）参照）
断面積Ａ（図３（Ｂ）参照）
断面２次モーメントＩ
断面２次極モーメントＪ（ねじり抵抗係数ともよばれている）
縦弾性係数Ｅ
横弾性係数Ｇ
なお、上記特性値に直接表れされていないが、それらを求めるために密度ρやポアソン比μ等も用いられる。
Therefore, as shown in FIG. 3C, the wire harness can be represented as a plurality of beam elements C1, C2, C3,... Coupled by a plurality of nodes N1, N2, N3,. The characteristic values required for the beam elements are as follows.
Length l (see Fig. 3 (B))
Cross section A (See Fig. 3 (B))
Sectional secondary moment I
Sectional secondary pole moment J (also called torsional resistance coefficient)
Longitudinal elastic modulus E
Transverse elastic modulus G
Although not directly appearing in the above characteristic values, density ρ, Poisson's ratio μ, and the like are also used for obtaining them.
なお、本明細書中、長さｌ、断面積Ａ等のような、線条構造物等の外形を直接的に決定する物理特性に関するパラメータを外形パラメータとよび、それ以外の断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇ、密度ρ、ポアソン比μ等のような物理特性に関するパラメータを非外形パラメータとよぶものとする。なお、実施形態１では、外形パラメータには、外装部材の種類も含まれるものとする。 In the present specification, parameters relating to physical properties that directly determine the outer shape of the linear structure, such as the length l and the cross-sectional area A, are referred to as outer parameters, and other cross-sectional secondary moments I Parameters relating to physical properties such as the cross-sectional secondary pole moment J, the longitudinal elastic modulus E, the transverse elastic modulus G, the density ρ, the Poisson's ratio μ, and the like are referred to as non-external parameters. In the first embodiment, the external shape parameter includes the type of the exterior member.
そして、図４に示すように、各梁要素Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…）はそれぞれ、２つの節点α及び節点βを有する。３次元空間においては、節点αは、３つの並進成分と３つの回転成分を持つため、合計６つの自由度を持つ。また、節点βも同様である。したがって、梁要素Ｃは１２自由度を持つことになる。 As shown in FIG. 4, each beam element C (C1, C2, C3,...) Has two nodes α and β. In the three-dimensional space, the node α has three translation components and three rotation components, and thus has a total of six degrees of freedom. The same applies to the node β. Therefore, the beam element C has 12 degrees of freedom.
なお、図中、
Ｆxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の節点力
Ｆyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の節点力
Ｆzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の節点力
Ｍxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの端モーメント（右ネジ方向を正とする）
Ｍyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの端モーメント（右ネジ方向を正とする）
Ｍzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの端モーメント（右ネジ方向を正とする）
Ｕxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの角変位（右ネジ方向を正とする）
θyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの角変位（右ネジ方向を正とする）
θzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの角変位（右ネジ方向を正とする）
αは左側の節点、βは右側の節点
を示す。
In the figure,
F xi : Nodal force in the xi-axis direction of the i-th element F yi : Nodal force in the yi-axis direction of the i-th element F zi : Nodal force in the zi-axis direction of the i-th element M xi : Around the xi axis of the i-th element End moment (right screw direction is positive)
M yi : End moment about the yi axis of the i-th element (right screw direction is positive)
M zi : End moment around the zi-axis of the i-th element (right screw direction is positive)
U xi : displacement of the i-th element in the xi-axis direction U yi : displacement of the i-th element in the yi-axis direction U zi : displacement of the i-th element in the zi-axis direction θ xi : angular displacement of the i-th element around the xi axis ( (The right screw direction is positive.)
θ yi : Angular displacement around the yi axis of the i-th element (right screw direction is positive)
θ zi : Angular displacement around the zi axis of the i-th element (right screw direction is positive)
α is the left node and β is the right node.
ところで、ワイヤーハーネス等のような大変形をともなう構造力学では一般に有限要素法の平衡方程式は次式の形となる。
（[Ｋ]＋[ＫG]）｛ｘ｝＝｛Ｆ｝…（１）
ここで、[Ｋ]：全体剛性マトリックス、[ＫG]：全体幾何剛性マトリックス、｛ｘ｝：変位ベクトル、｛Ｆ｝：荷重ベクトル（力ベクトルともよぶ）
By the way, in structural mechanics with large deformation such as a wire harness, the equilibrium equation of the finite element method is generally in the form of the following equation.
([K] + [K G ]) {x} = {F} (1)
Where [K]: overall stiffness matrix, [K G ]: overall geometric stiffness matrix, {x}: displacement vector, {F}: load vector (also referred to as force vector)
但し、式（１）は代数的には非線形連立方程式となっているため、実際の数値解析においてはそのままで解くことはできない。そのため、荷重値を細分化して逐次加算していく増分方法を採ることになる（強制変位の場合も同様）。よって、式（１）の平衡方程式も下記の増分形式で表現することになる。
（[Ｋ]＋[ＫG]）｛Δｘ｝＝｛ΔＦ｝−｛Ｒ｝…（１）′
ここで、｛ΔＦ｝：荷重増分の値、｛Δｘ｝：増分ステップにおける増分変位、｛Ｒ｝：荷重ベクトルの補正ベクトル
However, since equation (1) is algebraically a nonlinear simultaneous equation, it cannot be solved as it is in actual numerical analysis. Therefore, an incremental method in which the load values are subdivided and sequentially added is employed (the same applies to forced displacement). Therefore, the equilibrium equation of equation (1) is also expressed in the following incremental form.
([K] + [K G ]) {Δx} = {ΔF} − {R} (1) ′
Here, {ΔF}: Value of load increment, {Δx}: Incremental displacement in increment step, {R}: Correction vector of load vector
そして、各増分区間では平衡方程式は線形方程式とみなして計算し、その際、生じる不平衡力（式（１）′中のベクトル｛Ｒ｝）を次ステップに進む前に反復法により許容範囲まで減少させることになる。これら一連のアルゴリズムとしては、例えば、ニュートン・ラプソン法や弧長法といった公知の方法を利用する。 In each increment interval, the balance equation is calculated as a linear equation, and the resulting unbalance force (vector {R} in equation (1) ′) is made to an allowable range by an iterative method before proceeding to the next step. Will be reduced. As a series of these algorithms, for example, a known method such as Newton-Raphson method or arc length method is used.
なお、形状予測のように強制変位を指定する場合には、平衡方程式左辺のうち、第２項の全体幾何剛性マトリックス[ＫG]を省く場合が良性となることも多く、本ケースでも省いている。 Note that when forced displacement is specified as in shape prediction, it is often benign to omit the overall geometric stiffness matrix [K G ] in the second term from the left side of the equilibrium equation. Yes.
また、左辺第１項の全体剛性マトリックス[Ｋ]は各増分ステップで時々刻々と座標値を変更させながら書き替えられる各要素の剛性マトリックスを全体座標系に変換して集計されたものである。この基本となる要素剛性マトリックスの具体的な表現内容が下記の式（２）である。 Further, the overall stiffness matrix [K] in the first term on the left side is obtained by converting the stiffness matrix of each element that can be rewritten while changing the coordinate value every moment in each incremental step into the overall coordinate system and tabulating. The specific expression content of the basic element stiffness matrix is the following expression (2).
ここで、適合条件と釣り合い条件について説明する。ここでは、簡単のために、図５（Ａ）に示すように、ワイヤーハーネスを３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で表すものとする。この場合、梁要素Ｃ１の節点１β及び梁要素Ｃ２の節点２αの変位は等しくなり、これら両節点に加わる力も釣り合うことになる。同様に、梁要素Ｃ２の節点２β及び梁要素Ｃ３の節点３αの変位も等しくなり、これら両節点に加わる力も釣り合うことになる。したがって、これら変位の連続性と力の釣り合いの条件を満たすことで、梁要素Ｃ１及びＣ２、梁要素Ｃ２及びＣ３を、図５（Ｂ）に示すように、結合することができる。 Here, the matching condition and the balancing condition will be described. Here, for the sake of simplicity, as shown in FIG. 5A, the wire harness is represented by three beam elements C1, C2, and C3. In this case, the displacements of the node 1β of the beam element C1 and the node 2α of the beam element C2 are equal, and the forces applied to these nodes are also balanced. Similarly, the displacements of the node 2β of the beam element C2 and the node 3α of the beam element C3 are also equal, and the forces applied to these nodes are also balanced. Therefore, the beam elements C1 and C2 and the beam elements C2 and C3 can be coupled as shown in FIG. 5B by satisfying the condition of the balance between the continuity of the displacement and the force.
なお、図中、
Ｆxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の節点力
Ｆyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の節点力
Ｆzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の節点力
Ｍxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの端モーメント
Ｍyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの端モーメント
Ｍzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの端モーメント
Ｕxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの角変位
θyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの角変位
θzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの角変位
を示し、
ｉ＝１α、１β、２α、２β、３α、３βである。
In the figure,
F xi : Nodal force in the xi-axis direction of the i-th element F yi : Nodal force in the yi-axis direction of the i-th element F zi : Nodal force in the zi-axis direction of the i-th element M xi : Around the xi axis of the i-th element End moment M yi : End moment of the i-th element around the yi axis M zi : End moment of the i-th element around the zi axis U xi : Displacement of the i-th element in the xi-axis direction U yi : Y-axis direction of the i-th element U zi : Displacement of the i-th element in the zi-axis direction θ xi : Angular displacement of the i-th element around the xi axis θ yi : Angular displacement of the i-th element around the yi axis θ zi : Around the zi-axis of the i-th element Indicates the angular displacement of
i = 1α, 1β, 2α, 2β, 3α, 3β.
そして、図５（Ｂ）に示した梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３における上記変位の連続性と力の釣り合いを上記式（２）と同様の形式で示すと、以下の式（３）のようになる。 Then, when the continuity of the displacement and the balance of force in the beam elements C1, C2, and C3 shown in FIG. 5B are shown in the same form as the above equation (2), the following equation (3) is obtained. Become.
ここで、式（３）中の１２行１２列のマトリクスＭ１、Ｍ２及びＭ３は、上記式（２）で示したものと同様である。但し、マトリクスＭ１、Ｍ２及びＭ３が重なっている部分Ｍ１２及びＭ２３は、各マトリクスの各構成要素が足し合わされたものとなる。 Here, the matrixes M1, M2, and M3 of 12 rows and 12 columns in the formula (3) are the same as those shown in the formula (2). However, the portions M12 and M23 where the matrices M1, M2 and M3 are overlapped are the components of each matrix added together.
なお、４つ以上の梁要素についても、同様に扱うことができる。このようにして、任意の数の梁要素に分割されるワイヤーハーネスの数式モデルを作成することができる。 In addition, it can handle similarly about four or more beam elements. In this manner, a mathematical model of a wire harness that is divided into an arbitrary number of beam elements can be created.
ちなみに、上記式（３）を簡単に表すと、
［Ｋ］｛ｘ｝＝｛Ｆ｝…（４）
となる。
By the way, when the above formula (3) is simply expressed,
[K] {x} = {F} (4)
It becomes.
したがって、上記（３）や式（４）に基づき、変位ベクトル｛ｘ｝の各要素を求めることにより、経路、すなわち、ワイヤーハーネスの形状を算出することができる。逆に、各節点における力ベクトル｛Ｆ｝を求めることにより、すなわち、歪み、応力、反力、モーメント等を算出することができる。更に、後述のように固有値計算することにより、固有振動数や固有振動モードも算出することができる。なお、上記のような一般的なマトリックス有限要素法は、例えば、上記非特許文献１中でも紹介されている。
Therefore, the path, that is, the shape of the wire harness can be calculated by obtaining each element of the displacement vector {x} based on the above (3) and formula (4). Conversely, by obtaining the force vector {F} at each node, that is, strain, stress, reaction force, moment, etc. can be calculated. Furthermore, the natural frequency and the natural vibration mode can also be calculated by calculating the natural value as described later. The general matrix finite element method as described above is also introduced in
次に、本発明における形状予測に必要なポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数の求め方の一例について以下に示す。図６（Ａ）は、断面２次モーメント及び縦弾性係数を測定する様子を示す図であり、図６（Ｂ）は、断面２次極モーメント及び横弾性係数を測定する様子を示す図である。図７は、特性テーブルの一例を示す図である。 Next, an example of how to obtain the Poisson's ratio, the longitudinal elastic modulus and the transverse elastic modulus necessary for shape prediction in the present invention will be shown below. FIG. 6A is a diagram illustrating a state in which the cross-sectional secondary moment and the longitudinal elastic modulus are measured, and FIG. 6B is a diagram illustrating a state in which the cross-sectional secondary polar moment and the transverse elastic modulus are measured. . FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the characteristic table.
縦弾性係数Ｅは、図６（Ａ）に示す測定方法を行う場合、次式（５）で表すことができる。
Ｅ＝ＦＬ3／３ＸＩ…（５）
また、断面２次モーメントＩは、上記のようにワイヤーハーネスを円形断面と仮定したので、次式（６）で表すことができる。
Ｉ＝πＤ4／６４…（６）
したがって、
Ｅ＝６４ＦＬ3／３ＸπＤ4…（７）
となる。
この測定では、
Ｅ＝（Ｆ／Ｘ）×（６４Ｌ3／３πＤ4）
として、Ｆとｘとの関係を測定することにより、縦弾性係数Ｅを求めることができる。
The longitudinal elastic modulus E can be expressed by the following equation (5) when the measurement method shown in FIG.
E = FL 3 / 3XI ... ( 5)
Moreover, since the wire harness is assumed to have a circular cross section as described above, the cross sectional secondary moment I can be expressed by the following equation (6).
I = πD 4/64 ... ( 6)
Therefore,
E = 64FL 3 / 3XπD 4 (7)
It becomes.
In this measurement,
E = (F / X) × (64L 3 / 3πD 4 )
As a result, the longitudinal elastic modulus E can be obtained by measuring the relationship between F and x.
ところで、本発明では、縦弾性係数Ｅは、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さ毎に求める。すなわち、図７に示すように、外装無し、テープ巻き１、テープ巻き２、…、等の外装種類に対してそれぞれ、Ｗ／Ｈ（ワイヤーハーネス）径１−５、Ｗ／Ｈ径６−１０、Ｗ／Ｈ径１１−１５、…、等のワイヤーハーネスの太さ毎に、上記のようにして縦弾性係数Ｅを求めるようにする。図７において、１０、１２、…、等の値は、所定の外装種類とＷ／Ｈ径とに対応するワイヤーハーネスの縦弾性係数Ｅの値である。 By the way, in this invention, the longitudinal elastic modulus E is calculated | required for every kind of exterior member and the thickness of a wire harness. That is, as shown in FIG. 7, W / H (wire harness) diameter 1-5, W / H diameter 6-10 for exterior types such as no exterior, tape winding 1, tape winding 2,. , W / H diameter 11-15,..., Etc., the longitudinal elastic modulus E is obtained as described above for each thickness of the wire harness. 7, values such as 10, 12,... Are values of the longitudinal elastic modulus E of the wire harness corresponding to the predetermined exterior type and the W / H diameter.
図７において、外装無しとは、インシュロックやテープ等の外装部材なしのワイヤーハーネスを示す。また、テープ巻き１とは、例えば、所定種類のテープが荒巻きされたワイヤーハーネスを示し、テープ巻き２とは、例えば、所定種類のテープがハーフラップされたワイヤーハーネスを示す。この他にも、図７では示されていないが、２重ハーフラップ、すし巻き等のような巻き方の種類、テープの種類、巻厚等の組み合わせにより、種々の外装種類が想定される。 In FIG. 7, the term “without exterior” refers to a wire harness without an exterior member such as an insulation lock or tape. The tape winding 1 indicates, for example, a wire harness in which a predetermined type of tape is roughly wound, and the tape winding 2 indicates, for example, a wire harness in which a predetermined type of tape is half-wrapped. In addition to this, although not shown in FIG. 7, various exterior types are assumed depending on combinations of winding methods such as double half wrap and sushi winding, tape types, and winding thicknesses.
また、図７において、Ｗ／Ｈ径１−５、Ｗ／Ｈ径６−１０、Ｗ／Ｈ径１１−１５とは、それぞれのワイヤーハーネスの太さをミリメートル単位で表したものである。このように、現実的にあり得る外装種類とＷ／Ｈ径との組み合わせの全てに対してそれぞれ、上記のようにして縦弾性係数Ｅを求めてデータベース化しておく。 In FIG. 7, W / H diameter 1-5, W / H diameter 6-10, and W / H diameter 11-15 represent the thickness of each wire harness in millimeters. As described above, the longitudinal elastic modulus E is obtained as described above for all combinations of realistic exterior types and W / H diameters, and is stored in a database.
一方、横弾性係数Ｇは、図６（Ｂ）に示す測定方法を行う場合、次式（８）で表すことができる。
Ｇ＝（ＴＬ／θＪ）×２…（８）
断面２次極モーメントＪは、ワイヤーハーネスが円形断面と仮定したので、次式（９）で表すことができる。
Ｊ＝πＤ4／３２…（９）
また、ねじる力は、
Ｔ＝ＦＳ…（１０）
となる。
よって、
Ｇ＝（３２ＦＳＬ／θπＤ4）×２＝（Ｆ／θ）（３２ＳＬ／πＤ4）×２…（１１）
したがって、Ｆとθの関係を測定することにより、横弾性係数Ｇを求めることができる。
On the other hand, the transverse elastic modulus G can be expressed by the following equation (8) when the measurement method shown in FIG.
G = (TL / θJ) × 2 (8)
The cross-section secondary pole moment J can be expressed by the following equation (9) because the wire harness is assumed to have a circular cross section.
J = πD 4/32 ... ( 9)
The twisting force is
T = FS (10)
It becomes.
Therefore,
G = (32FSL / θπD 4 ) × 2 = (F / θ) (32SL / πD 4 ) × 2 (11)
Therefore, the transverse elastic modulus G can be obtained by measuring the relationship between F and θ.
横弾性係数Ｇも、縦弾性係数Ｅと同様に、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さ毎に各値を求めることが可能である。この場合、図７における各値は、所定の外装種類とＷ／Ｈ径とに対応するワイヤーハーネスの横弾性係数Ｇとなる。そして、現実的にあり得る外装種類とＷ／Ｈ径との組み合わせの全てに対してそれぞれ、上記のようにして横弾性係数Ｇを求めてデータベース化しておく。 Similarly to the longitudinal elastic modulus E, the transverse elastic modulus G can be obtained for each type of exterior member and each thickness of the wire harness. In this case, each value in FIG. 7 is the transverse elastic modulus G of the wire harness corresponding to the predetermined exterior type and the W / H diameter. Then, the lateral elastic modulus G is obtained as described above and stored in a database for all possible combinations of exterior types and W / H diameters.
但し、横弾性係数Ｇと縦弾性係数Ｅとは、次式（１２）のような関係がある。
Ｇ＝Ｅ／２（１＋μ）…（１２）
ここで、μ：ポアソン比
を示す。
However, the transverse elastic modulus G and the longitudinal elastic modulus E have a relationship as shown in the following equation (12).
G = E / 2 (1 + μ) (12)
Here, μ: Poisson ratio is shown.
したがって、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さとポアソン比μとの関係も予めデータベース化しておくことにより、縦弾性係数Ｅとポアソン比μを含む式（１２）とから、横弾性係数Ｇを導出することも可能である。逆に、横弾性係数Ｇ及びポアソン比μから縦弾性係数Ｅを導出することも可能である。すなわち、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さと縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇとの関係、或いは、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さと縦弾性係数Ｅ及びポアソン比μとの関係、或いは、外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さと横弾性係数Ｇ及びポアソン比μとの関係、のいずれかをデータベース化しておけば、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇを求めることが可能となる。上記測定方法は一例であり、上記測定例以外の方法によって、横弾性係数Ｇ及び縦弾性係数Ｅ各値を取得するようにしてもよい。 Therefore, the lateral elastic modulus G is derived from the equation (12) including the longitudinal elastic modulus E and the Poisson ratio μ by previously creating a database of the types of exterior members and the relationship between the thickness of the wire harness and the Poisson ratio μ. It is also possible to do. Conversely, the longitudinal elastic modulus E can be derived from the transverse elastic modulus G and Poisson's ratio μ. That is, the relationship between the type of the exterior member and the thickness of the wire harness and the longitudinal elastic modulus E and the transverse elastic modulus G, or the relationship between the type of the exterior member and the thickness of the wire harness, the longitudinal elastic modulus E and the Poisson's ratio μ, or If any of the types of exterior members, the thickness of the wire harness, and the relationship between the transverse elastic modulus G and the Poisson's ratio μ is stored in a database, the longitudinal elastic modulus E and the transverse elastic modulus G can be obtained. The above measurement method is an example, and each value of the transverse elastic modulus G and the longitudinal elastic modulus E may be obtained by a method other than the above measurement example.
なお、ワイヤーハーネスの断面形状は、必ずしも完全な円形でないこともあるので、断面形状とそれを表現するパラメータ（例えば、矩形なら縦横サイズ）と、上記縦弾性係数Ｅ、横弾性係数Ｇ、ポアソン比μとの関係をデータベース化しておくと、より汎用性が高まる。 In addition, since the cross-sectional shape of the wire harness may not necessarily be a complete circle, the cross-sectional shape and parameters (for example, the vertical and horizontal sizes if rectangular), the above-described longitudinal elastic modulus E, transverse elastic modulus G, Poisson's ratio If the relationship with μ is made into a database, versatility is further enhanced.
次に、上記理論、基本式及び測定値を利用して後述する処理手順にしたがってワイヤーハーネスの予測形状を計算及び出力して設計支援する、本発明に係るハードウエア構成について説明する。図８は、本発明の全実施形態に係るハードウエア構成を示すブロック構成図である。 Next, a hardware configuration according to the present invention that supports the design by calculating and outputting the predicted shape of the wire harness according to the processing procedure described later using the theory, the basic formula, and the measured value will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration according to all the embodiments of the present invention.
図８に示すように、本発明では、マイクロコンピュータ２１、入力装置２２、表示装置２３、印字装置２４、記憶装置２５、通信インターフェース２６及びリードライト装置２７を含んで構成される、例えば、パーソナルコンピュータが用いられる。いうまでもなく、パーソナルコンピュータ以外のディスクトップコンピュータやスーパーコンピュータを用いてもよい。マイクロコンピュータ２１は、ＣＰＵ２１ａ（中央演算装置）、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ２１ｂ、各種処理結果を一時的に記憶するＲＡＭ２１ｃを含む。入力装置２２は上記各値等を入力するキーボード、マウス等であり、表示装置２３は処理結果を表示するＬＣＤやＣＲＴ等であり、印字装置２４は処理結果を印字するプリンタである。
As shown in FIG. 8, in the present invention, a
また、記憶装置２５は、図７で示したような内容の特性テーブル２５ａ（実施形態１の場合）やインストールされた配線設計支援プログラム２９ａ（実施形態１〜５の場合）、このプログラム２９ａによる処理結果を記憶するハードディスクドライブであり、通信インターフェース２６は外部装置との間で、例えば、インターネットやＬＡＮ回線等を用いてデータ通信を行うためのモデムボード等である。リードライト装置２７は、ＣＤやＤＶＤ等の記録媒体２９に格納される本発明に係る配線設計支援プログラム２９ａを読み込んだり、この配線設計支援プログラム２９ａによる計算結果を記録媒体２９に書き込む装置である。これらの各構成要素は、内部バス２８を介して接続されている。
In addition, the
マイクロコンピュータ２１は、リードライト装置２７にて読み込まれた配線設計支援プログラム２９ａを記憶装置２５にインストールする。また、電源が投入されると、マイクロコンピュータ２１は、ＲＯＭ２１ｂに記憶されるブートプログラムにしたがって起動され、インストールされている配線設計支援プログラム２９ａを立ちあげる。そして、マイクロコンピュータ２１は、配線設計支援プログラム２９ａにしたがって、形状予測に係る処理をしたり、処理結果を表示装置２３や印字装置２４から出力させたり、処理結果を記憶装置２５や記録媒体２９に保存させたりする。なお、実施形態１の場合には、形状予測に際して、特性テーブル２５ａが参照される。配線設計支援プログラム２９ａは、上記基本構成を有する他のパーソナルコンピュータ等にもインストール可能であり、インストール後は、そのコンピュータを配線設計支援装置として機能させる。なお、配線設計支援プログラム２９ａは、記録媒体２９のみならず、インターネットやＬＡＮ等の通信回線を経由して提供されたものであってもよい。
The
[実施形態１]
上述したように、ワイヤーハーネスの形状予測又は経路設計は、ＣＡＤとＣＡＥとよばれる汎用解析ソフトとの組み合わせにより行われることもある。この場合、従来、ＣＡＤを用いて電線の太さ、長さ、種類等を反映したワイヤーハーネスの詳細形状をモデリングして描画させた後、所定の汎用ＣＡＥに必要データを数値入力して予測形状を計算させ、この計算結果を評価した後、再度、ＣＡＤを用いて予測形状を描画させるようにしていた。そして、従来、このようなサイクルがＣＡＤや汎用ＣＡＥ等の操作に習熟した設計者によって試行錯誤的に繰り返されていた。
[Embodiment 1]
As described above, the shape prediction or path design of the wire harness may be performed by a combination with general-purpose analysis software called CAD and CAE. In this case, conventionally, after drawing and drawing the detailed shape of the wire harness reflecting the thickness, length, type, etc. of the wire using CAD, the necessary data is numerically input to a predetermined general purpose CAE and predicted shape After evaluating the calculation result, the predicted shape is drawn again using CAD. Conventionally, such a cycle has been repeated on a trial and error basis by designers who are familiar with operations such as CAD and general-purpose CAE.
しかしながら、ＣＡＤと汎用ＣＡＥとがソフトウエア的に分離しているため、汎用ＣＡＥに必要な数値を度々入力する必要があった。また、必要な数値の入力操作も煩雑であり、汎用ＣＡＥを使いこなすための技術習得に多大な時間を要していた。更に、汎用ＣＡＥによると、ワイヤーハーネスの変形をシミュレートするためのリードタイム、すなわち、形状予測のために要する時間が非常に長くなるという問題もあった。そこで、実施形態１では、特に、これらの問題を解決して、ワイヤーハーネス等の線条構造物の最適な配線設計を、容易かつ正確に行えるようにする。 However, since CAD and general-purpose CAE are separated by software, it is necessary to frequently input numerical values necessary for general-purpose CAE. In addition, the operation of inputting necessary numerical values is complicated, and it takes a lot of time to acquire the technology for mastering general-purpose CAE. Furthermore, according to the general-purpose CAE, there is a problem that the lead time for simulating the deformation of the wire harness, that is, the time required for shape prediction becomes very long. Therefore, in the first embodiment, in particular, these problems are solved so that an optimal wiring design of a linear structure such as a wire harness can be easily and accurately performed.
図９〜図１１を用いて、実施形態１に係る処理手順について説明する。図９は、図８に示したハードウエア構成を用いて行われる本発明に係る主処理手順を示すフローチャートである。図１０は、図９の主処理手順における非外形パラメータ計算のサブルーチンを示すフローチャートである。図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）はそれぞれ、図９の各処理過程においてワイヤーハーネスが変形する状態を例示する図である。 A processing procedure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a flowchart showing a main processing procedure according to the present invention, which is performed using the hardware configuration shown in FIG. FIG. 10 is a flowchart showing a non-outline parameter calculation subroutine in the main processing procedure of FIG. FIG. 11A to FIG. 11E are diagrams illustrating states in which the wire harness is deformed in each processing step of FIG. 9.
まず、図９に示すステップＳ１においては、マウス等の手動操作、即ち、マウス及びこれと同等の入力手段を用いた手動操作（以下、本明細書においては、「手動操作」という。）に応じて任意の形状のワイヤーハーネスが描画される。このステップＳ１は、周知のＣＡＤを用いた設計及び描画方法と同様である。すなわち、図１１（Ａ）の１ａに示すような、表示装置２３上の真っ直ぐな状態のワイヤーハーネスの形状に対して、入力装置２２としてのマウス等が用いられて、例えば、ｍ１で示すようにその端部が１ａ５から１ｂ５に変位される。そして、同図の１ｂに示すような、所望の長さ及び太さのワイヤーハーネスの形状が、車両内の所定の３次元空間に配策されることを前提として描画される（実際には、例えば、図３（Ａ）のようなイメージで）。この際、上記図７を用いて説明した外装種類も判別できるように描画される（実際には、例えば、図３（Ａ）のようなイメージで）。また、クリップ等の支持部材も描画される。なお、ここでは、簡単のために、１ａ１で示す端部のみが完全拘束され、１ａ５で示す端部が変位可能であるものとする。他の部位は、完全自由であるとする。
First, in step S1 shown in FIG. 9, according to a manual operation of a mouse or the like, that is, a manual operation using a mouse and input means equivalent thereto (hereinafter referred to as “manual operation” in this specification). A wire harness of an arbitrary shape is drawn. This step S1 is the same as the design and drawing method using the well-known CAD. That is, a mouse or the like as the
なお、図１１（Ａ）で１ａ１〜１ａ５で示される部位は、このワイヤーハーネスが複数の梁要素が結合されたものとして表されて、モデル化された際に割り当てられる代表的な節点に対応する部位である。これら１ａ１〜１ａ５で示される各部位にそれぞれ対応する部位は、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）において、１ｂ１〜１ｂ５、１ｃ１〜１ｃ５、１ｄ１〜１ｄ５、１ｅ１〜１ｅ５で表される。ステップＳ１は、請求項中の描画工程及び描画手段に対応する。なお、ワイヤーハーネスはＣＡＤ等により予め描画したものを保存しておき、これを随時読み出して以降の処理に進むようにしてもよい。 In addition, the site | part shown by 1a1-1a5 in FIG. 11 (A) is represented as what this wire harness was couple | bonded with several beam elements, and respond | corresponds to the typical node assigned when modeled. It is a part. The portions corresponding to the respective portions indicated by 1a1 to 1a5 are represented by 1b1 to 1b5, 1c1 to 1c5, 1d1 to 1d5, and 1e1 to 1e5 in FIGS. 11 (A) to 11 (E). Step S1 corresponds to a drawing step and drawing means in the claims. Note that the wire harness drawn in advance by CAD or the like may be stored, read out as needed, and proceed to the subsequent processing.
続いて、ステップＳ２においては、ステップＳ１にて描画されているワイヤーハーネスの形状１ｂから外形パラメータが抽出される。詳しくは、この形状１ｂから外装部材の種類、ワイヤーハーネスの太さ及びその長さ等が抽出される。そして、これらは、この後で行われる処理のために、一旦、ＲＡＭ２１ｃのワークエリアに記憶される。ステップＳ２は、請求項中の外形パラメータ抽出工程及び外形パラメータ抽出手段に対応する。
Subsequently, in step S2, external parameters are extracted from the
続いて、ステップＳ３においては、ステップＳ１にて描画されたワイヤーハーネスの形状１ｂから非外形パラメータが計算される。非外形パラメータとは、ここでは、剛性マトリクス［Ｋ］の各要素に含まれる、断面積Ａ、断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇである。ステップＳ３は、請求項中の非外形パラメータ計算工程及び非外形パラメータ計算手段に対応する。
Subsequently, in step S3, a non-outline parameter is calculated from the
詳しくは、ステップＳ３の非外形パラメータの計算では、図１０に示すように、ステップＳ３１において、まず、断面積Ａが計算される。この断面積Ａは、上記ステップＳ２で抽出されたワイヤーハーネスの太さから計算可能である。 Specifically, in the calculation of the non-outline parameter in step S3, as shown in FIG. 10, first, in step S31, the cross-sectional area A is calculated. This cross-sectional area A can be calculated from the thickness of the wire harness extracted in step S2.
次に、ステップＳ３２において、断面２次モーメントＩが計算される。この断面２次モーメントＩは、ステップＳ３１で計算された断面積Ａ及び上記式（６）にしたがって計算可能である。次に、ステップＳ３３において、断面２次極モーメントＪが計算される。この断面２次極モーメントＪは、ステップＳ３１で計算された断面積Ａ及び上記式（９）にしたがって計算可能である。 Next, in step S32, the sectional secondary moment I is calculated. This cross-sectional secondary moment I can be calculated according to the cross-sectional area A calculated in step S31 and the above equation (6). Next, in step S33, the cross-sectional secondary pole moment J is calculated. This cross-sectional secondary pole moment J can be calculated according to the cross-sectional area A calculated in step S31 and the above equation (9).
次に、ステップＳ３４において、記憶装置２５に予め格納される上記特性テーブル２５ａが参照されて、縦弾性係数Ｅが取得される。すなわち、特性テーブル２５ａを参照することにより、上記ステップＳ２で抽出された外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さに応じた縦弾性係数Ｅが、容易かつ確実に取得可能となる。
Next, in step S34, the longitudinal elastic modulus E is acquired by referring to the characteristic table 25a stored in advance in the
そして、ステップＳ３５においても、上記特性テーブル２５ａが参照されて、横弾性係数Ｇが取得される。すなわち、上記ステップＳ２で抽出された外装部材の種類及びワイヤーハーネスの太さに応じた縦弾性係数Ｅが取得可能である。勿論、上述したように、式（１２）を利用して、縦弾性係数Ｅから導出するようにしてもよい。 In step S35, the characteristic table 25a is referred to and the lateral elastic modulus G is acquired. That is, the longitudinal elastic modulus E corresponding to the type of the exterior member extracted in step S2 and the thickness of the wire harness can be acquired. Of course, as described above, the longitudinal elastic modulus E may be derived using the equation (12).
このような非外形パラメータの計算が終了すると、続いて、ステップＳ４において、拘束条件の抽出が行われる。拘束条件は、割り当てられる各節点における、図２で示したような拘束種類（完全拘束、回転拘束、完全自由等）や、特に重要となるのは、完全拘束される端部１ｂ１の座標、ｍ１による変位先の端部１ｂ５である。なお、ここで設定される各値は、上記式（３）中の変位ベクトル｛ｘ｝中の各要素に係わる。ステップＳ４は、請求項中の拘束条件抽出工程及び拘束条件抽出手段に対応する。 When the calculation of such non-outline parameters is completed, extraction of constraint conditions is subsequently performed in step S4. The constraint condition is the type of constraint (complete constraint, rotational constraint, complete freedom, etc.) as shown in FIG. 2 at each assigned node, and particularly important are the coordinates of the end portion 1b1 to be completely constrained, m1 This is the end 1b5 of the displacement destination due to. Each value set here relates to each element in the displacement vector {x} in the above equation (3). Step S4 corresponds to the constraint condition extraction step and the constraint condition extraction means in the claims.
続いて、ステップＳ５において、有限要素法を用いて予測形状が計算される。すなわち、図１１（Ａ）に示したワイヤーハーネスの形状１ｂは、単に、ＣＡＤを用いて描画されたものであるため、必ずしも、上記物理特性及び拘束条件を満足するように、物理的に釣り合った状態であるとは限らないので、有限要素法を用いて、図１１（Ｂ）の１ｃに示すような、釣り合った状態である予測形状が計算される。ステップＳ５は、請求項中の予測形状計算工程及び予測形状計算手段に対応する。
Subsequently, in step S5, a predicted shape is calculated using a finite element method. That is, since the
有限要素法を用いた計算では、上記式（３）のように、ワイヤーハーネスが複数の梁要素が結合されたものとしてモデル化され、このモデルに上記外形パラメータ及び非外形パラメータ等の物理特性及び拘束条件が適用されて、このモデル中の未知数が計算される。すなわち、変位ベクトル｛ｘ｝中の未知数が計算されると、１ｃに示すような釣り合った状態のワイヤーハーネスの予測形状が得られる。 In the calculation using the finite element method, the wire harness is modeled as a combination of a plurality of beam elements as in the above equation (3), and the physical characteristics such as the external parameters and the non-external parameters are Constraints are applied and unknowns in this model are calculated. That is, when an unknown number in the displacement vector {x} is calculated, a balanced shape of the wire harness as shown in 1c is obtained.
但し、上記物理特性及び拘束条件を満足するような解が得られない場合もあり得る。すなわち、１ｃに示すような、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算することが不可能な場合もあり得る。このような場合を想定して、ステップＳ６においては、予測形状計算の成功／不成功の判定が行われる。 However, there may be a case where a solution that satisfies the physical characteristics and the constraint conditions cannot be obtained. That is, it may be impossible to calculate a predicted shape that is physically balanced as shown in 1c. Assuming such a case, in step S6, the success / failure of the predicted shape calculation is determined.
ステップＳ６において、予測形状計算が成功したと判定されると（ステップＳ６のＹ）、ステップＳ７に進んで、例えば、描画中の１ｂで示す形状に替えて、１ｃで示す予測形状が描画される。すなわち、入力装置２２にてワイヤーハーネスの端部を変位させると、有限要素法にて物理的に釣り合った形状が自動計算されてこれが再描画される。つまり、ＣＡＤによる周知の操作による形状設計に追従してそのバックグランドで、物理的に釣り合った形状が自動計算され描画される。
If it is determined in step S6 that the predicted shape calculation has been successful (Y in step S6), the process proceeds to step S7, for example, instead of the shape indicated by 1b being drawn, the predicted shape indicated by 1c is drawn. . That is, when the end of the wire harness is displaced by the
一方、ステップＳ６において、予測形状計算が不成功であると判定されると（ステップＳ６のＮ）、ステップＳ８に進んで、その旨の警告が出力される。この警告は、表示装置２３上に文字表示するようにしてもよいし、鳴音装置（不図示）にて警報音を発するようにしてもよい。なお、この場合には、１ｂで示す描画中のワイヤーハーネスの形状は、表示装置２３上に表示されたままとする。このように、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算することが不可能である場合には、その旨が警告されるので、より短時間での適確な経路設計が可能になる。ステップＳ８は、請求項中の警告出力工程及び警告出力手段に対応する。
On the other hand, if it is determined in step S6 that the predicted shape calculation is unsuccessful (N in step S6), the process proceeds to step S8, and a warning to that effect is output. This warning may be displayed as characters on the
続いて、ステップＳ９において、手動操作に応じた形状変更の有無が判定される。例えば、１ｃで示す予測形状の上に電装品等の障害物が存在するために、入力装置２２が操作されて、図１１（Ｃ）のｍ２で示すように端部が１ｃ５から１ｄ５に変位されたものとする。そうすると、ステップＳ４に戻って（ステップＳ９のＹ）、新たな拘束条件が抽出される。すなわち、端部１ｃ５の座標が端部１ｄ５の座標に更新される。そして、ステップＳ５に進んで、再度有限要素法を用いた計算が行われ、図１１（Ｄ）の１ｅに示すような、新たな拘束条件を満足する形状が計算される。
Subsequently, in step S9, it is determined whether or not the shape has been changed according to the manual operation. For example, since an obstacle such as an electrical component exists on the predicted shape indicated by 1c, the
そして、図１１（Ｅ）に示すように、表示装置２３上には、１ｄに示す形状に替えて、１ｅに示すワイヤーハーネスの形状が描画される。勿論、何らかの理由により、再々度、手動操作に応じた形状変更があれば、上記ステップＳ４〜ステップＳ８の処理が繰り返される。そして、手動操作に応じた形状変更が無しと判定されると（ステップＳ９のＮ）、一連の処理が終了する。終了時には、予測形状１ｅを記憶装置２５としてのハードディスク等に保存するようにしてもよいし、印字装置２４から紙上印字させるようにしてもよい。
Then, as shown in FIG. 11E, the shape of the wire harness shown in 1e is drawn on the
なお、上記実施形態では、端部以外の節点は、完全自由としたが、重力の影響を考慮して予測形状を計算するようにしてもよい。重力の影響は、上記式（３）中の力ベクトル｛Ｆ｝中の各要素に係わる。 In the above embodiment, the nodes other than the end portions are completely free, but the predicted shape may be calculated in consideration of the influence of gravity. The influence of gravity is related to each element in the force vector {F} in the above equation (3).
このように、実施形態１によれば、ワイヤーハーネスを、直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなしてモデル化しているので計算量が大幅に削減され、短時間での確実な形状予測が可能になる。また、有限要素法の計算に必要なデータが、手動操作に応じて描画されたワイヤーハーネスから自動計算されるので、予測形状計算のための数値入力が不要となる。したがって、特殊な技術習得や熟練も不要となる。なお、実施形態１は、請求項１〜６に対応するものである。 As described above, according to the first embodiment, the wire harness is modeled as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, so that the amount of calculation is greatly reduced, and in a short time. It is possible to reliably predict the shape. Moreover, since the data required for the calculation of the finite element method is automatically calculated from the wire harness drawn according to the manual operation, it is not necessary to input a numerical value for calculating the predicted shape. Therefore, special skill acquisition and skill are not required. The first embodiment corresponds to the first to sixth aspects.
[実施形態２]
図１２及び図１３を用いて、実施形態２に係る処理手順について説明する。図１２は、図８に示したハードウエア構成を用いて行われる本実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。図１３（Ａ）〜図１３（Ｆ）はそれぞれ、図１２に示す各処理の過程における出力結果を例示する図である。
[Embodiment 2]
A processing procedure according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure according to the present embodiment performed using the hardware configuration illustrated in FIG. 8. FIG. 13A to FIG. 13F are diagrams illustrating output results in the course of each process shown in FIG.
まず、図１２に示すステップＳ１において設定された初期値に基づいて、ステップＳ２において初期形状が算出され、ステップＳ３において、図１３（Ｂ）に示すように、算出された初期形状３３が出力される。この初期形状３３を得るための初期値としては、例えば、図１３（Ａ）に示すように、設計対象となるワイヤーハーネスの両端のコネクタが取り付けられる拘束位置３１ａ、３１ｚ、拘束方向３２ａ、３２ｚ及びこのワイヤーハーネスの最小曲げ半径等が用いられ、この拘束位置を拘束方向に通過し、最小曲げ半径等より大きな曲げ半径を有する曲線である初期形状３３が得られるが、このワイヤーハーネスの中間部に取り付けられるクリップの座標及び拘束方向等も用いるようにしてもよい。なお、最小曲げ半径は、ワイヤーハーネスの材料特性に依存する値であり、ワイヤーハーネスの組み付け作業を行う作業者の通常の力では、この最小曲げ半径まで曲げることができない場合も想定される。したがって、最小曲げ半径よりもむしろ、作業者の通常の力で曲げることのできる曲げ半径を用いて、初期形状３３を得るほうが現実的である。この曲げ半径は、材料特性に依存する上記最小曲げ半径よりもやや大きな曲げ半径となり、予め典型的なワイヤーハーネス毎に試験等により取得しておくことが可能である。なお、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中の「曲げ半径」は、上記材料特性及び作業者の力に依存する曲げ半径を共に含むものである。また、上記拘束方向とは、支持部材によって、その拘束位置からワイヤーハーネスの延びる方向が、規制又は拘束された特定の方向である。なお、初期形状３３を求める方法はこのような方法に限定されるものでなく、他の方法を用いてもよい。上記形状算出処理はマイクロコンピュータ２１にて行われ、初期値の設定には入力装置２２が用いられ、初期形状の出力には表示装置２３が用いられる。なお、以降の処理においても、形状算出処理はマイクロコンピュータ２１にて行われ、各値の設定には入力装置２２が用いられ、算出結果の出力には表示装置２３が用いられる。ステップＳ２及び関連するハードウエアは、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中の第１算出手段に対応する。
First, based on the initial value set in step S1 shown in FIG. 12, an initial shape is calculated in step S2, and in step S3, the calculated
次に、ステップＳ４においては、上記出力された初期形状３３に対して、図１３（Ｃ）に示すような各節点３１ａ〜３１ｚを割り当てると共に、これら各節点３１ａ〜３１ｚに対して、強制変位させる際の各拘束条件が設定される。拘束条件としては、各節点３１ａ〜３１ｚに対する図２で示したような拘束種類（完全拘束、回転拘束、完全自由等）やローカル座標等が設定される。これらの拘束条件は、変位先に対応するものである。各節点３１ａ〜３１ｚとしては、コネクタやクリップ等の支持部材が取り付けられる部位等が割り当てられる。なお、拘束種類の設定には、図２で示したように、コネクタ、クリップ等の支持部材名を利用してもよい。ここで設定される各値は、上記式（３）中の変位ベクトル｛ｘ｝中の各要素に係わる。
Next, in step S4, the nodes 31a to 31z as shown in FIG. 13C are assigned to the output
これと共に、ステップＳ４においては、被予測ワイヤーハーネスの外形パラメータ及び非外形パラメータも設定される。外形パラメータとしては上記長さｌ及び断面積Ａが設定され、非外形パラメータとしては、断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、ポアソン比μ、密度ρ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇが設定される。これらは、上記のようにして予め計測或いは算出されている値が利用される。ここで設定される値は、上記式（３）中の剛性マトリクス［Ｋ］中の各要素に係わる。ステップＳ４及び関連するハードウエアは、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中の設定手段に対応する。また、外形パラメータ及び非外形パラメータは、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中の物理特性に対応する。 At the same time, in step S4, the external parameters and non-external parameters of the predicted wire harness are also set. The length l and the cross-sectional area A are set as the external parameters, and the non-external parameters are the secondary moment I of the cross section, the secondary pole moment J, the Poisson's ratio μ, the density ρ, the longitudinal elastic modulus E, and the transverse elastic modulus. G is set. For these, values measured or calculated in advance as described above are used. The value set here relates to each element in the stiffness matrix [K] in the above equation (3). Step S4 and related hardware correspond to setting means in the following (b1) to (b9). Further, the outer shape parameter and the non-outer shape parameter correspond to the physical characteristics in the following (b1) to (b9).
このような各値の設定が完了すると、ステップＳ５に進んで、現在、表示中の経路形状が消去される。次に、ステップＳ６において、有限要素法が適用されて、新たな予測形状が算出される。すなわち、ステップＳ６においては、上記ステップＳ４にて設定された各値が上記式（３）に適用されて、上記式（３）中の各未知数が算出される。詳しくは、式（３）中の変位ベクトル｛ｘ｝の未知数が算出されると、ワイヤーハーネスの新たな予測形状が得られる。ステップＳ５及び関連するハードウエアは、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中の算出手段及び第２算出手段に対応する。 When the setting of each value is completed, the process proceeds to step S5, and the currently displayed path shape is deleted. Next, in step S6, a finite element method is applied to calculate a new predicted shape. That is, in step S6, each value set in step S4 is applied to the above equation (3), and each unknown in the above equation (3) is calculated. Specifically, when the unknown number of the displacement vector {x} in Equation (3) is calculated, a new predicted shape of the wire harness is obtained. Step S5 and related hardware correspond to the calculation means and the second calculation means in the following (b1) to (b9).
次に、ステップＳ７において、図１３（Ｄ）に示すように、上記算出された新たな予測形状３５が表示される。なお、図１３（Ｄ）に示す新たな予測形状３５の各節点３１ｂ′、３１ｃ′、３１ｄ′、及び３１ｅ′はそれぞれ、図１３（Ｃ）に示した初期形状３３における各節点３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、及び３１ｅに対応する。なお、ここでは、節点３１ａ及び３１ｚの位置は不動であり、その他の節点は強制変位されている。ステップＳ７及び関連するハードウエアは、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中の出力手段に対応する。なお、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中に記載の出力には、表示装置２３による表示に限定されず、印字装置２４による印字等も含まれる。
Next, in step S7, as shown in FIG. 13D, the calculated new predicted
次に、ステップＳ８においては、設定値の変更の有無が判定される。例えば、図１３（Ｅ）に示すように、強制変位の結果、各種電装品やステー等を起因とする障害物３６に、新たな予測形状３５が干渉することが判明すれば、例えば、新たな曲げ半径や新たな強制変位すべき位置等が、入力装置２２等を用いて再設定される。再設定変更する要素はこれらに限定されず、式（３）中の他の要素であってもよい。そして、ここで、設定値の変更ありと判定されると、次の新たな予測形状を算出すべくステップＳ５に戻る（ステップＳ８のＹ）。
Next, in step S8, it is determined whether or not the set value has been changed. For example, as shown in FIG. 13E, if it is determined that the new predicted
ステップＳ５〜ステップＳ７に戻ると、次の新たな予測形状が算出及び表示される。このような検証処理を繰り返し、例えば、図１３（Ｆ）に示すような、障害物３６を回避しつつ、与えられた条件を満たす予測形状３７が表示される。そして、所定の設定値を満足する予測形状が得られると、一連の処理を終了する（ステップＳ８のＮ）。ステップＳ８及びステップＳ５〜ステップＳ７は、下記（ｂ１）〜（ｂ９）中の検証手段に対応する。
When returning to step S5 to step S7, the next new predicted shape is calculated and displayed. Such a verification process is repeated, and for example, a predicted
このように、実施形態２によれば、設計者の熟練度に依存することなく、常に安定した精度のワイヤーハーネス等の線条構造物の予測形状が取得できるようになる。したがって、線条構造物の最適な配線の設計が、容易かつ正確に行えるようになる。特に、本実施形態によれば、従来、正確に設計することが困難であった太さや剛性が変化するワイヤーハーネス、分岐点を有するワイヤーハーネスにも適用可能になる。また、本実施形態は、ワイヤーハーネスの経路形状に大きな影響を与え、且つ設計の要点である拘束点、拘束方向等を任意に変更して、最適な経路形状を検討する際にも有用となる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to always obtain a predicted shape of a linear structure such as a wire harness with stable accuracy without depending on the skill level of the designer. Therefore, the optimal wiring design of the line structure can be easily and accurately performed. In particular, according to the present embodiment, the present invention can be applied to a wire harness that changes thickness and rigidity, and a wire harness having a branch point, which has conventionally been difficult to design accurately. In addition, the present embodiment has a great influence on the path shape of the wire harness, and is also useful when considering the optimum path shape by arbitrarily changing the constraint point, the constraint direction, etc., which are the main points of the design. .
実施形態２から把握できる技術思想（ｂ１）〜（ｂ９）について、以下にその効果と共に記載する。 The technical ideas (b1) to (b9) that can be grasped from the second embodiment will be described below together with the effects thereof.
（ｂ１）の線条構造物の配線設計支援方法は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する方法であって、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を前記有限要素法に適用して、この条件を満たすように前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を算出して、この算出結果を出力する、ことを特徴とする。 In the wiring design support method for a linear structure of (b1), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and using a finite element method, A method for supporting optimal wiring design of the linear structure by predicting and outputting the shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, wherein the physical property of the linear structure as the predetermined condition Applying characteristics and constraint conditions to the finite element method, calculating a predicted shape when the linear structure is forcibly displaced so as to satisfy this condition, and outputting the calculation result, To do.
また、（ｂ２）の線条構造物の配線設計支援方法は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する方法であって、初期値として設定された前記線条構造物の所定の曲げ半径、拘束位置及び前記拘束位置における前記線条構造物に対する拘束方向に基づいて、前記線条構造物の初期形状を算出し、この初期形状に対して前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を与え、前記有限要素法を利用して、前記与えられた条件を満たすように前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を算出して、この算出結果を出力する、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for a linear structure in (b2) uses the finite element method by regarding the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected. Predicting and outputting the shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, thereby supporting optimal wiring design of the linear structure, the linear structure set as an initial value An initial shape of the filament structure is calculated based on a predetermined bending radius of the object, a constraint position, and a constraint direction with respect to the filament structure at the constraint position, and the initial shape of the filament structure is calculated with respect to the initial shape. Given physical properties and constraint conditions, using the finite element method, calculate the predicted shape when the linear structure is forcibly displaced so as to satisfy the given condition, and output the calculation result It is characterized by.
また、（ｂ３）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｂ１）又は（ｂ２）の配線設計支援方法において、出力された前記予測形状に対して、前記物理特性及び前記拘束条件の変更に関する情報を与え、前記有限要素法を利用して、前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を再度算出して、この算出結果を再度出力させて、最適な前記線条構造物の形状を検証可能にする、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for the line structure of (b3) is the change of the physical characteristics and the constraint condition with respect to the output predicted shape in the wiring design support method of (b1) or (b2). The information about the finite element method is used, the predicted shape when the linear structure is forcibly displaced is calculated again, the calculation result is output again, and the optimal linear structure It is possible to verify the shape of the image.
また、（ｂ４）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｂ１）〜（ｂ３）のいずれかに記載の線条構造物の配線設計支援方法において、前記線条構造物は、車両に配線されるワイヤーハーネスであり、前記拘束条件は、前記複数の梁要素の各頂点の座標及び前記各頂点における自由度とし、前記物理特性は、前記線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値である、ことを特徴とする。 Moreover, the wiring design support method for a linear structure in (b4) is the wiring design support method for a linear structure in any one of (b1) to (b3), in which the linear structure is applied to a vehicle. It is a wire harness to be wired, and the constraint condition is a coordinate of each vertex of the plurality of beam elements and a degree of freedom at each vertex, and the physical characteristics are a cross-sectional area, a length, a cross-section of the linear structure It is a value based on secondary moment, cross-sectional secondary pole moment, density, Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus.
また、（ｂ５）の線条構造物の配線設計支援装置は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する装置であって、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段と、前記所定条件を前記有限要素法に適用して、この条件を満たすように前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を算出する算出手段と、前記算出手段にて算出された前記予測形状を出力する出力手段と、を含むことを特徴とする。 Further, the wiring design support device for a linear structure in (b5) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are combined, and uses a finite element method. Predicting and outputting the shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, thereby supporting an optimal wiring design of the linear structure, wherein the linear structure as the predetermined condition A setting means for setting the physical characteristics and the constraint condition, and applying the predetermined condition to the finite element method to calculate a predicted shape when the linear structure is forcibly displaced to satisfy the condition And output means for outputting the predicted shape calculated by the calculation means.
また、（ｂ６）の線条構造物の配線設計支援装置は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する装置であって、初期値として設定された前記線条構造物の所定の曲げ半径、拘束位置及び前記拘束位置における前記線条構造物に対する拘束方向に基づいて、前記線条構造物の初期形状を算出する第１算出手段と、前記初期形状に対して前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段と、前記有限要素法を利用して、前記設定された条件を満たすように前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を算出する第２算出手段と、前記第２算出手段にて算出された前記予測形状を出力する出力手段と、を含むことを特徴とする。 In addition, the wiring structure support device for a linear structure in (b6) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and uses a finite element method. Predicting and outputting the shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, thereby supporting an optimal wiring design of the linear structure, the linear structure set as an initial value A first calculating means for calculating an initial shape of the filament structure based on a predetermined bending radius of the object, a constraint position, and a constraint direction with respect to the filament structure at the constraint position; A setting means for setting physical properties and constraint conditions of the line structure, and a predicted shape when the line structure is forcibly displaced so as to satisfy the set condition by using the finite element method. Second calculating means for calculating and second calculating means An output means for outputting the predicted shape calculated Te characterized in that it comprises a.
また、（ｂ７）の線条構造物の配線設計支援装置は、（ｂ５）又は（ｂ６）の線条構造物の配線設計支援装置において、前記出力手段にて出力された前記予測形状に対して、前記物理特性及び前記拘束条件の変更に関する情報を与え、前記有限要素法を利用して、前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を再度算出して、この算出結果を前記出力手段に再度出力させて、最適な前記線条構造物の形状を検証可能にする検証手段、を更に含むことを特徴とする。 In addition, the wiring structure support device for a linear structure in (b7) is the wiring structure support device for a linear structure in (b5) or (b6) with respect to the predicted shape output by the output means. , Giving information on the change of the physical characteristics and the constraint conditions, using the finite element method, recalculating the predicted shape when the linear structure is forcibly displaced, and outputting the calculation result to the output It is further characterized by further comprising verification means for causing the means to output again and enabling verification of the optimum shape of the linear structure.
また、（ｂ８）の線条構造物の配線設計支援プログラムは、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段、前記所定条件を前記有限要素法に適用して、この条件を満たすように前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を算出する算出手段、前記算出手段にて算出された前記予測形状を出力する出力手段、として機能させる、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support program for a linear structure in (b8) considers the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. In order to support the optimal wiring design of the line structure by predicting and outputting the shape of the line structure satisfying a predetermined condition, the computer uses the line structure as the predetermined condition. Setting means for setting physical properties and constraint conditions of an object, calculation for calculating a predicted shape when the linear structure is forcibly displaced so as to satisfy the condition by applying the predetermined condition to the finite element method And an output means for outputting the predicted shape calculated by the calculating means.
また、（ｂ９）の線条構造物の配線設計支援プログラムは、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、初期値として設定された前記線条構造物の所定の曲げ半径、拘束位置及び前記拘束位置における前記線条構造物に対する拘束方向に基づいて、前記線条構造物の初期形状を算出する第１算出手段、前記初期形状に対して前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段、前記有限要素法を利用して、前記設定された条件を満たすように前記線条構造物を強制変位させた際の予測形状を算出する第２算出手段、前記第２算出手段にて算出された前記予測形状を出力する出力手段、として機能させる、ことを特徴とする。 In addition, the wiring structure support program for a linear structure in (b9) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. In order to support optimal wiring design of the line structure by predicting and outputting the shape of the line structure satisfying a predetermined condition, a computer is set as the initial value. A first calculating means for calculating an initial shape of the filament structure based on a predetermined bending radius of the structure, a constraint position, and a constraint direction with respect to the filament structure at the constraint position; A setting means for setting physical properties and constraint conditions of the line structure, and using the finite element method, a predicted shape when the line structure is forcibly displaced so as to satisfy the set condition is calculated. Second calculating means, Output means for outputting the predicted shape calculated by the calculating means to function as, and wherein the.
（ｂ１）、（ｂ５）及び（ｂ８）によれば、有限要素法に線条構造物の物理特性及び拘束条件を与えて、線条構造物がこれら物理特性及び拘束条件を満たすように強制変位された際に予測される線条構造物の形状が出力される。 According to (b1), (b5) and (b8), the finite element method is given the physical characteristics and constraint conditions of the linear structure, and the linear displacement is forced so that the linear structure satisfies these physical characteristics and constraint conditions. The shape of the line structure predicted when it is done is output.
また、（ｂ２）、（ｂ６）及び（ｂ９）によれば、まず、初期値として設定された線条構造物の拘束位置、拘束方向及び所定の曲げ半径に基づき初期形状が算出される。更に、この初期形状に対して、線条構造物の物理特性及び拘束条件を与えて、この線条構造物がこれら物理特性及び拘束条件を満たすように強制変位された際に予測される線条構造物の形状が出力される。 Further, according to (b2), (b6), and (b9), first, the initial shape is calculated based on the restraint position, restraint direction, and predetermined bending radius of the linear structure set as the initial values. Furthermore, the physical properties and restraint conditions of the linear structure are given to the initial shape, and the filaments predicted when the linear structure is forcibly displaced so as to satisfy the physical properties and the restraint conditions are given. The shape of the structure is output.
また、（ｂ３）及び（ｂ７）によれば、出力された予測形状に対して、物理特性及び拘束条件の変更に関する情報を与え、有限要素法を利用して、線条構造物を強制変位させた際の予測形状を再度算出して、この算出結果を再度出力させて、最適な線条構造物の形状を検証可能にしている。 In addition, according to (b3) and (b7), the output predicted shape is given information on changes in physical properties and constraint conditions, and the linear structure is forcibly displaced using the finite element method. The predicted shape is calculated again, and the calculation result is output again, so that the optimum shape of the line structure can be verified.
また、（ｂ４）によれば、拘束条件は、複数の節点の座標及び各節点における拘束自由度とし、物理特性は、断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値としている。 Further, according to (b4), the constraint condition is the coordinates of a plurality of nodes and the degree of freedom of constraint at each node, and the physical characteristics are cross-sectional area, length, cross-sectional secondary moment, cross-sectional secondary pole moment, density, The values are based on Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus.
[効果]
（ｂ１）、（ｂ５）及び（ｂ８）によれば、有限要素法に線条構造物の物理特性及び拘束条件を与えて、線条構造物がこれら物理特性及び拘束条件を満たすように強制変位された際に予測される線条構造物の形状が出力される。このように有限要素法を用いることにより、設計者の熟練度に依存することなく、常に安定した精度の線条構造物の予測形状を得ることができる。したがって、線条構造物の最適な配線の設計が、容易かつ正確に行えるようになる。
[effect]
According to (b1), (b5) and (b8), the finite element method is given the physical characteristics and constraint conditions of the linear structure, and the linear displacement is forced so that the linear structure satisfies these physical characteristics and constraint conditions. The shape of the line structure predicted when it is done is output. By using the finite element method in this way, it is possible to always obtain a predicted shape of the linear structure with stable accuracy without depending on the skill level of the designer. Therefore, the optimal wiring design of the line structure can be easily and accurately performed.
また、（ｂ２）、（ｂ６）及び（ｂ９）によれば、まず、初期値として設定された線条構造物の拘束位置、拘束方向及び所定の曲げ半径に基づき初期形状が算出されるので、おおよその線条構造物を即座に得ることができる。更に、この初期形状に対して、線条構造物の物理特性及び拘束条件を与えて、この線条構造物がこれら物理特性及び拘束条件を満たすように強制変位された際に予測される線条構造物の形状が出力されるので、設計者の熟練度に依存することなく、常に安定した精度の線条構造物の予測形状を得ることができる。したがって、線条構造物の最適な配線の設計が、より容易かつ正確に行えるようになる。 Also, according to (b2), (b6) and (b9), first, the initial shape is calculated based on the restraint position, restraint direction and predetermined bending radius of the linear structure set as the initial value. An approximate line structure can be obtained immediately. Furthermore, the physical properties and restraint conditions of the linear structure are given to the initial shape, and the filaments predicted when the linear structure is forcibly displaced so as to satisfy the physical properties and the restraint conditions are given. Since the shape of the structure is output, it is possible to always obtain the predicted shape of the linear structure with stable accuracy without depending on the skill level of the designer. Therefore, the optimal wiring design of the line structure can be performed more easily and accurately.
また、（ｂ３）及び（ｂ７）によれば、出力された予測形状に対して、物理特性及び拘束条件の変更に関する情報を与え、有限要素法を利用して、線条構造物を強制変位させた際の予測形状を再度算出して、この算出結果を再度出力させて、最適な線条構造物の形状を検証可能にしているので、線条構造物の最適な配線の設計が、更に正確に行えるようになる。 In addition, according to (b3) and (b7), the output predicted shape is given information on changes in physical properties and constraint conditions, and the linear structure is forcibly displaced using the finite element method. The predicted shape is calculated again, and the calculation result is output again, so that the optimal shape of the linear structure can be verified. Therefore, the optimal wiring design of the linear structure is more accurate. Will be able to do.
また、（ｂ４）によれば、拘束条件は、複数の節点の座標及び各節点における拘束自由度とし、物理特性は、断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値とし、これらの値はすべて、車両に配線されるワイヤーハーネスから予め取得できるものであるので、実際の組み付け作業を想定した現実的な的確な経路の検討が可能になる。 Further, according to (b4), the constraint condition is the coordinates of a plurality of nodes and the degree of freedom of constraint at each node, and the physical characteristics are cross-sectional area, length, cross-sectional secondary moment, cross-sectional secondary pole moment, density, The values are based on the Poisson's ratio, the longitudinal elastic modulus, and the transverse elastic modulus, and all of these values can be obtained in advance from the wire harness wired to the vehicle. Therefore, a realistic and accurate route that assumes actual assembly work. Can be considered.
[実施形態３]
図１４及び図１５を用いて、実施形態３に係る処理手順について説明する。図１４は、図８に示したハードウエア構成を用いて行われる本実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）はそれぞれ、図１４に示す各処理の過程における出力結果を例示する図である。
[Embodiment 3]
A processing procedure according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure according to the present embodiment performed using the hardware configuration shown in FIG. FIGS. 15A to 15D are diagrams each illustrating an output result in the process of each process illustrated in FIG. 14.
まず、図１４に示すステップＳ１において設定された初期値に基づいて、ステップＳ２において初期形状が算出され、ステップＳ３において、図１５（Ａ）に示すように、算出された初期形状１ａが出力される。この初期形状１ａを得るための初期値としては、例えば、対象となるワイヤーハーネスの両端（図中、節点１ａ１及び１ａ８の位置に対応する）のコネクタが取り付けられる位置が用いられるが、このコネクタの拘束方向や、このワイヤーハーネスの中間部に取り付けられるクリップの座標及び拘束方向、或いは、このワイヤーハーネスの材料特性に依存する最小曲げ半径やワイヤーハーネスを組み付ける際に作業者が通常の力で曲げることができる曲げ半径等を用いてもよい。いずれにしても、対象となるワイヤーハーネスの組み付け前の形状が反映された初期形状を出力することが好ましい。上記形状算出処理はマイクロコンピュータ２１にて行われ、初期値の設定には入力装置２２が用いられ、初期形状の出力には表示装置２３が用いられる。なお、以降の処理においても、形状算出処理はマイクロコンピュータ２１にて行われ、各値の設定には入力装置２２が用いられ、算出結果の出力には表示装置２３が用いられる。
First, based on the initial value set in step S1 shown in FIG. 14, the initial shape is calculated in step S2, and in step S3, the calculated initial shape 1a is output as shown in FIG. The As an initial value for obtaining this initial shape 1a, for example, the positions at which connectors at both ends of the target wire harness (corresponding to the positions of nodes 1a1 and 1a8 in the figure) are attached are used. The operator bends with normal force when assembling the restraint direction, the coordinates and restraint direction of the clip attached to the middle part of this wire harness, or the minimum bending radius or wire harness depending on the material properties of this wire harness. A bending radius or the like that can be used may be used. In any case, it is preferable to output the initial shape reflecting the shape before the assembly of the target wire harness. The shape calculation process is performed by the
次に、ステップＳ４においては、上記出力された初期形状１ａに対して、図１５（Ｂ）に示すような各節点１ａ１〜１ａ８を割り当てると共に、これら各節点１ａ１〜１ａ８における所定の拘束条件が設定される。拘束条件としては、各節点１ａ１〜１ａ８に対する図２で示したような拘束種類（完全拘束、回転拘束、完全自由等）やローカル座標等が設定される。これらの拘束条件は、変位先に対応するものである。各節点１ａ１〜１ａ８としては、コネクタやクリップ等の支持部材が取り付けられる部位等が割り当てられる。なお、拘束種類の設定には、図２で示したように、コネクタ、固定クリップ等の支持部材名を利用してもよい。ここで設定される各値は、上記式（３）中の変位ベクトル｛ｘ｝中の各要素に係わる。 Next, in step S4, nodes 1a1 to 1a8 as shown in FIG. 15B are assigned to the output initial shape 1a, and predetermined constraint conditions at these nodes 1a1 to 1a8 are set. Is done. As the constraint condition, a constraint type (complete constraint, rotational constraint, complete freedom, etc.) as shown in FIG. 2 for each of the nodes 1a1 to 1a8, local coordinates, and the like are set. These constraint conditions correspond to the displacement destination. As each of the nodes 1a1 to 1a8, a part to which a support member such as a connector or a clip is attached is assigned. In addition, as shown in FIG. 2, the name of a support member such as a connector or a fixing clip may be used for setting the constraint type. Each value set here relates to each element in the displacement vector {x} in the above equation (3).
これと共に、ステップＳ４においては、被予測ワイヤーハーネスの外形パラメータ及び非外形パラメータも設定される。外形パラメータとしては上記長さｌ及び断面積Ａが設定され、非外形パラメータとしては、断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、ポアソン比μ、密度ρ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇが設定される。これらは、上記のようにして予め計測或いは算出されている値が利用される。ここで設定される値は、上記式（３）中の剛性マトリクス［Ｋ］中の各要素に係わる。 At the same time, in step S4, the external parameters and non-external parameters of the predicted wire harness are also set. The length l and the cross-sectional area A are set as the external parameters, and the non-external parameters are the secondary moment I of the cross section, the secondary pole moment J, the Poisson's ratio μ, the density ρ, the longitudinal elastic modulus E, and the transverse elastic modulus. G is set. For these, values measured or calculated in advance as described above are used. The value set here relates to each element in the stiffness matrix [K] in the above equation (3).
更に、ステップＳ４においては、図１５（Ｂ）に示すように、ワイヤーハーネスの所定部位、例えば、コネクタが取り付けられる位置に対応する節点１ａ８に加える力ｆを設定するようにしてもよい。この力ｆは、例えば、組付け時に予想される作業者の動き等に基づくようにする。ここで設定される値は、上記式（３）中の力ベクトル［ｆ］中の各要素に係わる。このように力ｆを設定することにより、組付け時に予想される作業者の動き等を正確に反映させたワイヤーハーネスの変形の様子を検討することが可能になる。また、所定部位を任意に引っ張たり、曲げたりした場合のワイヤーハーネスの変形の様子も検討することが可能になる。なお、このステップＳ４では、算出処理に係る各種制御値等も設定される。このステップＳ４は、下記（ｃ１）〜（ｃ９）中の設定手段及び第２設定手段に対応する。また、外形パラメータ及び非外形パラメータは、下記（ｃ１）〜（ｃ９）中の物理特性に対応する。 Furthermore, in step S4, as shown in FIG. 15B, a force f applied to a predetermined portion of the wire harness, for example, a node 1a8 corresponding to a position where the connector is attached may be set. This force f is based on, for example, the movement of the worker expected at the time of assembly. The value set here relates to each element in the force vector [f] in the above equation (3). By setting the force f in this way, it becomes possible to examine the state of deformation of the wire harness that accurately reflects the movement of the worker expected at the time of assembly. In addition, it is possible to examine the deformation state of the wire harness when the predetermined part is arbitrarily pulled or bent. In step S4, various control values related to the calculation process are also set. This step S4 corresponds to the setting means and the second setting means in the following (c1) to (c9). Further, the outer shape parameter and the non-outer shape parameter correspond to the physical characteristics in the following (c1) to (c9).
このような、形状算出に必要な各値の設定が完了した後、算出開始のための所定トリガがあると、ステップＳ５において上記初期形状１ａが表示装置２３から消去された後ステップＳ７以降に進む。ステップＳ７以降では、ワイヤーハーネスの初期形状が上記設定された拘束条件等を満たす釣り合いがとれた最終形状に変位する迄の変形の様子を、逐次、表示装置２３上に更新出力する。この様子は、例えば、上記初期形状から最終形状に至るまでの間に割り当てられた複数の時点ｔ1、ｔ2、…、ｔiにそれぞれ対応したものとする。説明を加えると、初期形状から最終形状に至るまでを例えば１０秒としておき、１秒ごとの変形の様子を出力するようにする。この処理を以下に説明する。
After the setting of each value necessary for shape calculation is completed, if there is a predetermined trigger for starting calculation, the initial shape 1a is erased from the
まず、ステップＳ６において時点ｔiを時点ｔ1に設定した後、ステップＳ７以降に進む。そして、ステップＳ７〜ステップＳ１１の処理ループにおいては、順次、時点ｔ1、ｔ2、…、ｔiにおけるワイヤーハーネスの形状を有限要素法を利用して算出し、時点ｔdに至るまでワイヤーハーネスの変形の様子を更新出力していく。 First, after setting the time point ti to the time point t1 in step S6, the process proceeds to step S7 and subsequent steps. In the processing loop of step S7 to step S11, the shape of the wire harness at the time points t1, t2,..., Ti is calculated sequentially using the finite element method, and the state of deformation of the wire harness until the time point td is reached. Are updated and output.
すなわち、ステップＳ７においては、上記ステップＳ４で設定された形状算出に必要な各値を有限要素法、特に、上記式（３）に適用して、時点ｔiにおける予測形状が算出される。次に、ステップＳ８においては、上記ステップＳ７にて算出された時点ｔiにおける予測形状（途中形状）を、表示装置２３上に出力させる。そして、ステップＳ９において、時点ｔiをカウントアップした後、ステップＳ１１において時点ｔiが最終時点ｔdに到達したか否かが判定される。なお、上記ステップＳ７は、下記（ｃ１）〜（ｃ９）中の算出手段に対応する。
That is, in step S7, the predicted shape at the time point ti is calculated by applying each value necessary for shape calculation set in step S4 to the finite element method, particularly, the above equation (3). Next, in step S8, the predicted shape (intermediate shape) at the time point ti calculated in step S7 is output on the
更に、ステップＳ１０において、時点ｔiが未だ最終時点ｔdに到達していないと判定されると（ステップＳ１０のＮ）、ステップＳ１１において時点ｔiの予測形状が消去された後、ステップＳ７に戻って、次の時点ｔiにおける予測形状が上記と同様に算出される。すなわち、時点ｔiが最終時点ｔdに到達するまで、ステップＳ７及びステップＳ８において、途中形状の算出及び出力処理が切り返し行われる。このような処理により、図１５（Ｃ）に示すようなワイヤーハーネスの変形の様子が逐次出力される。すなわち、初期形状１ａから、途中形状１ｂ及び１ｃを経て、後述する最終形状１ｄに至る迄の変形の様子が出力される。なお、図中、最終形状１ｄの節点１ｚ１、１ｚ２、１ｚ３、１ｚ４、１ｚ５、１ｚ６、１ｚ７、及び１ｚ８の位置はそれぞれ、上記初期形状１ａにおける節点１ａ１、１ａ２、１ａ３、１ａ４、１ａ５、１ａ６、１ａ７、及び１ａ８の位置に対応する。また、途中形状１ｂ、１ｃの節点１ｂ８、１ｃ８は、上記初期形状１ａにおける節点１ａ８に対応する。
Further, if it is determined in step S10 that the time point ti has not yet reached the final time point td (N in step S10), the predicted shape at the time point ti is deleted in step S11, and then the process returns to step S7. The predicted shape at the next time point ti is calculated in the same manner as described above. That is, until the time point ti reaches the final time point td, the calculation and output process of the intermediate shape is repeated in steps S7 and S8. By such processing, the state of deformation of the wire harness as shown in FIG. 15C is sequentially output. That is, the state of deformation from the initial shape 1a through the
なお、上記処理によると、各時点における途中形状は、自動的に、逐次更新出力されていくようになっているが、上記ステップＳ１０とステップＳ１１との間に、ステップＳ１１の更新出力を一時停止させる処理を挿入してもよい（下記（ｃ１）〜（ｃ９）中の一時停止制御手段に対応）。すなわち、入力装置２２による所定のトリガがあるまでは、現在の形状を表示装置２３上に静止させて出力させるようにしてもよい。こうすることにより、本装置のユーザは、変形途中のワイヤーハーネスの様子を任意の時点で静止させて、ワイヤーハーネスと干渉物との位置関係や歪み具合等を検討することも可能になる。
According to the above processing, the intermediate shape at each time point is automatically and successively updated and output, but the update output of step S11 is temporarily stopped between step S10 and step S11. May be inserted (corresponding to the temporary stop control means in (c1) to (c9) below). In other words, the current shape may be stationary on the
一方、上記ステップＳ１０において、時点ｔiが最終時点ｔdに到達したと判定されると（ステップＳ１０のＹ）、ステップＳ１２に進んで図１５（Ｄ）に示すような最終時点ｔdにおける予測形状、すなわち、最終形状１ｚを表示装置２３上に出力させた上で一連の処理を終了する。この最終形状１ｚは、上記設定された拘束条件等を満たすような力学的に釣り合った安定状態である。この最終形状１ｚは、印字装置２４にも出力するようにしていもよい。なお、上記ステップＳ８及びステップＳ１２は、下記（ｃ１）〜（ｃ９）中の出力手段に対応する。
On the other hand, if it is determined in step S10 that the time point ti has reached the final time point td (Y in step S10), the process proceeds to step S12, where the predicted shape at the final time point td as shown in FIG. After the
このように、実施形態３によれば、ワイヤーハーネスが最終形状に変位する迄変形の様子を、組み付け作業を行う前に予め知ることができる。この結果、ワイヤーハーネスの最適な配線設計が、設計者の熟練度に依存することなく、短期間で、容易かつ正確に行えるようになる。特に、ワイヤーハーネスを、円形断面で直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなすことによって有限要素法の適用を可能にして、より精度の高い形状予測を実現している。 Thus, according to the third embodiment, it is possible to know in advance the state of deformation until the wire harness is displaced to the final shape before performing the assembly work. As a result, the optimal wiring design of the wire harness can be easily and accurately performed in a short period of time without depending on the skill level of the designer. In particular, it is possible to apply the finite element method by assuming that the wire harness is an elastic body in which a plurality of beam elements having a circular cross-section and maintaining linearity are combined, thereby realizing more accurate shape prediction. .
実施形態３から把握できる技術思想（ｃ１）〜（ｃ８）について、以下にその効果と共に記載する。 The technical ideas (c1) to (c8) that can be grasped from the third embodiment will be described below together with the effects thereof.
（ｃ１）の線条構造物の配線設計支援方法は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する方法であって、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物が任意の初期形状から前記所定条件を満たすような釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子を、逐次算出してその結果を逐次出力する、ことを特徴とする。 In the wiring design support method for a linear structure in (c1), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and a finite element method is used. A method for supporting optimal wiring design of the linear structure by predicting and outputting the shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, wherein the physical property of the linear structure as the predetermined condition Applying characteristics and constraint conditions to the finite element method, and sequentially calculating how the linear structure is deformed from an arbitrary initial shape to a final shape that satisfies the predetermined condition The result is sequentially output.
また、（ｃ２）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｃ１）の線条構造物の配線設計支援方法において、前記線条構造物の所定部位に所定の力を加えて変位させた際の前記線条構造物の変形の様子を逐次算出してその結果を逐次出力する、ことを特徴とする。 In addition, the wiring design support method for the line structure of (c2) is displaced by applying a predetermined force to a predetermined portion of the line structure in the wiring design support method of the line structure of (c1). The state of deformation of the linear structure at the time is sequentially calculated, and the results are sequentially output.
また、（ｃ３）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｃ１）又は（ｃ２）の線条構造物の配線設計支援方法において、前記線条構造物は、車両に配線されるワイヤーハーネスであり、前記拘束条件は、前記複数の梁要素の各頂点の座標及び前記各頂点における自由度とし、前記物理特性は、前記線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値である、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for a linear structure in (c3) is the wiring design support method for a linear structure in (c1) or (c2), in which the linear structure is a wire harness wired to a vehicle. The constraint condition is the coordinates of the vertices of the plurality of beam elements and the degrees of freedom at the vertices, and the physical characteristics are a cross-sectional area, a length, a cross-sectional secondary moment, a cross-section of the linear structure. It is a value based on secondary pole moment, density, Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus.
また、（ｃ４）の線条構造物の配線設計支援方法は、線条構造物の配線に関する予測形状を算出することにより、線条構造物の最適な配線設計を支援する方法において、対象となる線条構造物が任意の初期形状から釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子を逐次算出してその結果を逐次出力する、ことを特徴とする。 In addition, the wiring design support method for a linear structure in (c4) is a target in the method for supporting the optimal wiring design of the linear structure by calculating a predicted shape related to the wiring of the linear structure. It is characterized by sequentially calculating how the linear structure is deformed from an arbitrary initial shape to a balanced final shape and sequentially outputting the result.
また、（ｃ５）の線条構造物の配線設計支援装置は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する装置であって、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段と、前記所定条件を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物が任意の初期形状から前記所定条件を満たすような釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子を、逐次算出する算出手段と、前記算出手段による算出結果に基づき、前記線条構造物の変形の様子を逐次、更新出力する出力手段と、を含むことを特徴とする。 Further, the wiring design support device for a linear structure of (c5) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are combined, and uses a finite element method. Predicting and outputting the shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, thereby supporting an optimal wiring design of the linear structure, wherein the linear structure as the predetermined condition A setting means for setting the physical characteristics and constraint conditions, and a final shape in which the predetermined condition is applied to the finite element method and the linear structure is balanced so as to satisfy the predetermined condition from an arbitrary initial shape. A calculating means for sequentially calculating the deformation state, and an output means for sequentially updating and outputting the deformation state of the linear structure based on the calculation result by the calculating means. .
また、（ｃ６）の線条構造物の配線設計支援装置は、（ｃ５）の線条構造物の配線設計支援装置において、前記所定条件として、前記線条構造物の所定部位に加える力を設定する第２設定手段を更に含み、前記算出手段は、前記力を加えて変位させた際の前記線条構造物の変形の様子を逐次算出する、ことを特徴とする。 In addition, the wiring design support device for a linear structure in (c6) sets a force applied to a predetermined part of the linear structure as the predetermined condition in the wiring design support device for a linear structure in (c5). And a second setting unit that sequentially calculates the deformation state of the linear structure when the force is applied and displaced.
また、（ｃ７）の線条構造物の配線設計支援装置は、（ｃ５）又は（ｃ６）の線条構造物の配線設計支援装置において、手動操作に基づくトリガにより、前記出力手段による出力を一時的に静止させる一時停止制御手段、を更に含むことを特徴とする。 Further, the wiring structure support device for a linear structure of (c7) is a device that temporarily outputs the output by the output means by a trigger based on a manual operation in the wiring design support device of the linear structure of (c5) or (c6). It further includes a temporary stop control means for stationary.
また、（ｃ８）の線条構造物の配線設計支援プログラムは、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の形状を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段、前記所定条件を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物が任意の初期形状から前記所定条件を満たすような釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子を、逐次算出する算出手段、前記算出手段による算出結果に基づき、前記線条構造物の変形の様子を逐次、更新出力する出力手段、として機能させる、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support program for a linear structure in (c8) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. In order to support the optimal wiring design of the line structure by predicting and outputting the shape of the line structure satisfying a predetermined condition, the computer uses the line structure as the predetermined condition. Setting means for setting physical properties and constraint conditions of an object, applying the predetermined condition to the finite element method, and a final shape in which the linear structure is balanced from an arbitrary initial shape to satisfy the predetermined condition A calculation means for sequentially calculating the deformation state, and an output means for sequentially updating and outputting the deformation state of the linear structure based on a calculation result by the calculation means. .
（ｃ１）によれば、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなす。そして、有限要素法を利用して、所定条件を満たす線条構造物の予測形状を出力する。特に、線条構造物の物理特性及び拘束条件を満たしつつ、この線条構造物が初期形状から釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子を、有限要素法を利用して逐次算出してその結果を逐次出力するようにしている。 According to (c1), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined. Then, using the finite element method, the predicted shape of the line structure satisfying the predetermined condition is output. In particular, the finite element method is used to sequentially calculate how the linear structure deforms from the initial shape to the balanced final shape while satisfying the physical characteristics and constraint conditions of the linear structure. The results are output sequentially.
また、（ｃ２）によれば、線条構造物の所定部位に力を加えて変位させた際の線条構造物の変形の様子を逐次算出してその結果を逐次出力するようにしている。 Further, according to (c2), the deformation state of the linear structure when it is displaced by applying a force to a predetermined part of the linear structure is sequentially calculated, and the result is sequentially output.
また、（ｃ３）によれば、拘束条件を線条構造物を構成する複数の梁要素の各頂点の座標及び各頂点における自由度とし、物理特性を線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値としている。 Further, according to (c3), the constraint condition is the coordinates of each vertex of a plurality of beam elements constituting the linear structure and the degree of freedom at each vertex, and the physical characteristics are the cross-sectional area, length, The values are based on the cross-section secondary moment, cross-section secondary pole moment, density, Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus, and transverse elastic modulus.
また、（ｃ４）によれば、対象となる線条構造物が初期形状から釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子を、逐次算出してその結果を逐次出力するようにしている。 Further, according to (c4), the state in which the target linear structure is deformed from the initial shape to the final shape balanced is sequentially calculated and the results are sequentially output.
また、（ｃ５）によれば、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなす。そして、有限要素法を利用して、所定条件を満たす線条構造物の予測形状を出力する。特に、線条構造物の物理特性及び拘束条件を満たしつつ、この線条構造物が初期形状から釣り合いがとれた最終形状に変位する際の線条構造物の変形の様子を、有限要素法を利用して逐次算出してその結果を逐次出力するようにしている。 In addition, according to (c5), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined. Then, using the finite element method, the predicted shape of the line structure satisfying the predetermined condition is output. In particular, the finite element method is used to show the deformation of the linear structure when the linear structure is displaced from the initial shape to the balanced final shape while satisfying the physical characteristics and constraint conditions of the linear structure. It is used to calculate sequentially and output the results sequentially.
また、（ｃ６）によれば、線条構造物の所定部位に力を加えて変位させた際の線条構造物の変形の様子を逐次算出してその結果を逐次出力するようにしている。 Further, according to (c6), the deformation state of the linear structure when it is displaced by applying a force to a predetermined part of the linear structure is sequentially calculated, and the result is sequentially output.
また、（ｃ７）によれば、手動操作に基づくトリガにより、出力手段による出力が一時的に静止される。 According to (c7), the output by the output means is temporarily stopped by a trigger based on a manual operation.
（ｃ８）によれば、有限要素法を利用して、コンピュータに、所定条件を満たす線条構造物の予測形状を出力させる。特に、線条構造物の物理特性及び拘束条件を満たしつつ、この線条構造物が初期形状から釣り合いがとれた最終形状に変位する際の線条構造物の変形の様子を、有限要素法を利用して逐次算出させてその結果を逐次出力させるようにしている。 According to (c8), using the finite element method, the computer is caused to output the predicted shape of the line structure satisfying the predetermined condition. In particular, the finite element method is used to show the deformation of the linear structure when the linear structure is displaced from the initial shape to the balanced final shape while satisfying the physical characteristics and constraint conditions of the linear structure. It is made to calculate sequentially using and to output the result sequentially.
[効果]
（ｃ１）、（ｃ５）及び（ｃ８）によれば、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす線条構造物の予測形状が出力される。特に、線条構造物の物理特性及び拘束条件を満たしつつ、この線条構造物が初期形状から釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子が、有限要素法を利用して逐次算出されてその結果が逐次出力されるようにしている。したがって、線条構造物が最終形状に変位する迄の線条構造物の変形の様子を、組み付け作業を行う前に予め知ることができる。この結果、線条構造物の最適な配線設計又は配策設計が、設計者の熟練度に依存することなく、短期間で、容易かつ正確に行えるようになる。
[effect]
According to (c1), (c5), and (c8), the target line structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and using a finite element method, The predicted shape of the line structure satisfying the predetermined condition is output. In particular, while satisfying the physical properties and constraint conditions of the linear structure, the state in which the linear structure is deformed from the initial shape to the balanced final shape is sequentially calculated using the finite element method. The results are output sequentially. Therefore, the state of deformation of the linear structure until the linear structure is displaced to the final shape can be known in advance before the assembly operation. As a result, optimal wiring design or routing design of the line structure can be easily and accurately performed in a short period of time without depending on the skill level of the designer.
また、（ｃ２）及び（ｃ６）によれば、線条構造物の所定部位に力を加えて変位させた際の線条構造物の変形の様子を逐次算出してその結果を逐次出力するようにしているので、組付け時に予想される作業者の動き等を正確に反映させた線条構造物の変形の様子を検討することが可能になる。また、所定部位を任意に引っ張たり、曲げたりした場合の線条構造物の変形の様子も検討することが可能になる。 Further, according to (c2) and (c6), the deformation state of the linear structure when the predetermined portion of the linear structure is displaced by applying a force is sequentially calculated, and the result is sequentially output. Therefore, it becomes possible to examine the state of deformation of the linear structure that accurately reflects the movement of the worker expected at the time of assembly. Moreover, it becomes possible to examine the deformation state of the linear structure when the predetermined part is arbitrarily pulled or bent.
また、（ｃ３）によれば、拘束条件を線条構造物を構成する複数の梁要素の各頂点の座標及び各頂点における自由度とし、物理特性を線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値としており、これらの値はすべて、車両に配線されるワイヤーハーネスから予め取得できるものである。したがって、実際の組み付け作業を想定したワイヤーハーネスの配線シミュレーションが可能になる。 Further, according to (c3), the constraint condition is the coordinates of each vertex of a plurality of beam elements constituting the linear structure and the degree of freedom at each vertex, and the physical characteristics are the cross-sectional area, length, The values are based on the cross-section secondary moment, the cross-section secondary pole moment, the density, the Poisson's ratio, the longitudinal elastic modulus, and the transverse elastic modulus, all of which can be obtained in advance from a wire harness wired to the vehicle. Therefore, wiring simulation of the wire harness that assumes actual assembly work can be performed.
また、（ｃ４）によれば、対象となる線条構造物が初期形状から釣り合いがとれた最終形状に変形していく様子を、逐次算出してその結果を逐次出力するようにしている。したがって、線条構造物が最終形状に変位する迄の線条構造物の変形の様子を、組み付け作業を行う前に予め知ることができる。この結果、線条構造物のより最適な配線設計が、容易かつ正確に行えるようになる。 Further, according to (c4), the state in which the target linear structure is deformed from the initial shape to the final shape balanced is sequentially calculated and the results are sequentially output. Therefore, the state of deformation of the linear structure until the linear structure is displaced to the final shape can be known in advance before the assembly operation. As a result, a more optimal wiring design of the line structure can be easily and accurately performed.
また、（ｃ７）によれば、手動操作に基づくトリガにより、出力手段による出力が一時的に静止される。したがって、本装置のユーザは、変形途中の線条構造物の出力を任意の時点で静止させて、線条構造物と干渉物との位置関係や歪み具合等を検討することが可能になる。 According to (c7), the output by the output means is temporarily stopped by a trigger based on a manual operation. Therefore, the user of this apparatus can stop the output of the linear structure in the middle of deformation at an arbitrary point in time, and examine the positional relationship between the linear structure and the interfering object, the degree of distortion, and the like.
[実施形態４]
図１６及び図１７を用いて、実施形態４に係る処理手順について説明する。図１６は、図８に示したハードウエア構成を用いて行われる本実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）はそれぞれ、図１６に示す各処理の過程における出力結果を例示する図である。
[Embodiment 4]
A processing procedure according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. FIG. 16 is a flowchart showing a processing procedure according to the present embodiment performed using the hardware configuration shown in FIG. FIG. 17A to FIG. 17D are diagrams illustrating output results in the course of each process shown in FIG.
まず、図１６に示すステップＳ１において設定された初期値に基づいて、ステップＳ２において初期形状が算出され、ステップＳ３において、図１７（Ａ）に示すように、算出された初期形状３１が出力される。この初期形状３１を得るための初期値としては、例えば、対象となるワイヤーハーネスの両端のコネクタが取り付けられる位置が用いられるが、このコネクタの拘束方向や、このワイヤーハーネスの中間部に取り付けられるクリップの座標及び拘束方向、或いは、このワイヤーハーネスの材料特性に依存する最小曲げ半径やワイヤーハーネスを組み付ける際に作業者が通常の力で曲げることができる曲げ半径等を用いてもよい。いずれにしても、対象となるワイヤーハーネスの組み付け前の形状が反映された初期形状を出力することが好ましい。上記形状算出処理はマイクロコンピュータ２１にて行われ、初期値の設定には入力装置２２が用いられ、初期形状の出力には表示装置２３が用いられる。なお、以降の処理においても、形状算出処理はマイクロコンピュータ２１にて行われ、各値の設定には入力装置２２が用いられ、算出結果の出力には表示装置２３が用いられる。
First, based on the initial value set in step S1 shown in FIG. 16, the initial shape is calculated in step S2, and in step S3, the calculated
次に、ステップＳ４においては、上記出力された初期形状３１に対して、図１７（Ｂ）に示すような各節点３３ａ〜３３ｚを割り当てると共に、これら各節点３３ａ〜３３ｚにおける所定の拘束条件が設定される。拘束条件としては、各節点３３ａ〜３３ｚに対する図２で示したような拘束種類（完全拘束、回転拘束、完全自由等）やローカル座標等が設定される。これらの拘束条件は、変位先に対応するものである。各節点３３ａ〜３３ｚとしては、コネクタやクリップ等の支持部材が取り付けられる部位等が割り当てられる。なお、拘束種類の設定には、図２で示したように、コネクタ、クリップ等の支持部材名を利用してもよい。ここで設定される各値は、上記式（３）中の変位ベクトル｛ｘ｝中の各要素に係わる。
Next, in step S4,
これと共に、ステップＳ４においては、被予測ワイヤーハーネスの外形パラメータ及び非外形パラメータも設定される。外形パラメータとしては上記長さｌ及び断面積Ａが設定され、非外形パラメータとしては、断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、ポアソン比μ、密度ρ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇが設定される。これらは、上記のようにして予め計測或いは算出されている値が利用される。ここで設定される値は、上記式（３）中の剛性マトリクス［Ｋ］中の各要素に係わる。外形パラメータ及び非外形パラメータは、下記（ｄ１）〜（ｄ１０）中の物理特性に対応する。 At the same time, in step S4, the external parameters and non-external parameters of the predicted wire harness are also set. The length l and the cross-sectional area A are set as the external parameters, and the non-external parameters are the secondary moment I of the cross section, the secondary pole moment J, the Poisson's ratio μ, the density ρ, the longitudinal elastic modulus E, and the transverse elastic modulus. G is set. For these, values measured or calculated in advance as described above are used. The value set here relates to each element in the stiffness matrix [K] in the above equation (3). The outer shape parameter and the non-outer shape parameter correspond to the physical characteristics in the following (d1) to (d10).
次に、ステップＳ５においては、ワイヤーハーネスの所定部位に加える力ｆの大きさ及び向きが設定される。加える力ｆの大きさ及び向きは、ワイヤーハーネスを初期形状から最終形状に至るまでの中間点に変位させるための値にしてもよいし、ワイヤーハーネスを一気に最終形状に変位させるための値にしてもよい。力ｆを加える部位は、図１７（Ｂ）に示すように、例えば、節点３３ｚのみとしてもよいし、節点３３ａ以外の節点３３ｂ〜３３ｚの全てとしてもよいし、或いは、このうちのいずれかとしてもよい。加える力ｆは、力を加える部位に、全てに均等であってもよいし、適宜、差を持たせてもよい。また、加える力ｆとしては、このワイヤーハーネス自体の重力Ｇも含ませるようにすると、より現実的になる。
Next, in step S5, the magnitude and direction of the force f applied to the predetermined part of the wire harness are set. The magnitude and direction of the force f to be applied may be a value for displacing the wire harness to an intermediate point from the initial shape to the final shape, or a value for displacing the wire harness to the final shape at once. Also good. As shown in FIG. 17B, the part to which the force f is applied may be, for example, only the
また、この加える力ｆは、例えば、組付け時に予想される作業者の動き等に基づくようにしてもよい。ここで設定される値は、上記式（３）中の力ベクトル［ｆ］中の各要素に係わる。このように力ｆを設定することにより、組付け時に予想される作業者の動き等を正確に反映させたワイヤーハーネスの変形の様子を検討することが可能になる。また、所定部位を任意に引っ張たり、曲げたりした場合のワイヤーハーネスの変形の様子も検討することが可能になる。 Further, the force f to be applied may be based on, for example, an operator's movement expected at the time of assembly. The value set here relates to each element in the force vector [f] in the above equation (3). By setting the force f in this way, it becomes possible to examine the state of deformation of the wire harness that accurately reflects the movement of the worker expected at the time of assembly. In addition, it is possible to examine the deformation state of the wire harness when the predetermined part is arbitrarily pulled or bent.
このような各値の設定が完了すると、ステップＳ６に進んで、現在、表示中の経路形状が消去される。次に、有限要素法が適用されて、ステップＳ７において新予測形状が算出され、ステップＳ８において歪み及び応力が算出され、ステップＳ９において拘束点に発生する反力及びモーメントが算出される。 When the setting of each value is completed, the process proceeds to step S6, and the currently displayed path shape is deleted. Next, the finite element method is applied, a new predicted shape is calculated in step S7, strain and stress are calculated in step S8, and reaction force and moment generated at the constraint point are calculated in step S9.
すなわち、ステップＳ７〜ステップＳ９においては、上記ステップＳ４及びステップＳ５で設定された各値が上記式（３）に適用されて、上記式（３）中の各未知数が算出される。詳しくは、式（３）中の変位ベクトル｛ｘ｝の未知数が算出されると、ワイヤーハーネスの新予測形状が得られる。更に、式（３）中の力ベクトル｛Ｆ｝中の未知数が算出されると、このワイヤーハーネスに対する歪み及び応力、反力及びモーメントが算出可能になる。なお、周知のように、応力は（外力／断面積）、歪みは（伸び／長さ）と表されるので、応力及び歪みを算出する際には、これらの関係式も利用される。ステップＳ７及びステップＳ８は下記（ｄ１）〜（ｄ１０）中の歪み応力算出手段に対応し、ステップＳ７及びステップＳ９は下記（ｄ１）〜（ｄ１０）中の反力モーメント算出手段に対応する。 That is, in steps S7 to S9, the values set in steps S4 and S5 are applied to the equation (3), and the unknowns in the equation (3) are calculated. Specifically, when the unknown number of the displacement vector {x} in Equation (3) is calculated, a new predicted shape of the wire harness is obtained. Furthermore, when the unknown in the force vector {F} in the equation (3) is calculated, strain, stress, reaction force, and moment for the wire harness can be calculated. As is well known, since stress is expressed as (external force / cross-sectional area) and strain is expressed as (elongation / length), these relational expressions are also used when calculating stress and strain. Steps S7 and S8 correspond to strain stress calculation means in the following (d1) to (d10), and steps S7 and S9 correspond to reaction force moment calculation means in the following (d1) to (d10).
次に、ステップＳ１０において、図１７（Ｃ）に示すように、上記算出された新予測形状が表示される。なお、図１７（Ｃ）に示す新予測形状３６の各節点３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ、３５ｆ、３５ｇ及び３５ｚは、図１７（Ｂ）に示した初期形状３１における各節点３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ、３３ｇ及び３３ｚに対応する。節点３３ａの位置は節点３５ａの位置と一致し、その他の節点は加えられた力ｆ及び重力Ｇにより変位している。
Next, in step S10, as shown in FIG. 17C, the calculated new predicted shape is displayed. Note that the
次に、ステップＳ１１において、算出された歪みや応力が新予測形状３６と共に、上記表示装置２３上に表示される。表示形態は、数値によるものでもよいが、好ましくは、歪みや応力がそれらの値に応じて多色表示されるようにする。例えば、図１７（Ｄ）に示すように、歪みや応力の値が大きいワイヤーハーネスの部位３６ｂは赤色で表示され、それらの値が小さい部位３６ａは緑色で表示されるようにする。このように、多色表示することにより、容易かつ直感的にワイヤーハーネス上の歪みや応力を認識できるようになる。なお、上記ステップＳ１０及びステップＳ１１は、下記（ｄ１）〜（ｄ１０）中の歪み応力出力手段に対応する。
Next, in step S <b> 11, the calculated strain and stress are displayed on the
また、ステップＳ１２においては、算出された反力やモーメントが新予測形状３６と共に、上記表示装置２３上に表示される。表示形態は、数値によるものでもよいが、好ましくは、反力やモーメントがそれぞれ、矢印３７ａ、３７ｂ、及び３８ａ、３８ｂにて、表示されるようにする。このように、矢印表示することにより、コネクタやクリップ等の拘束部材の配置や耐久性の検討が容易になる。なお、上記ステップＳ１０及びステップＳ１２は、下記（ｄ１）〜（ｄ１０）中の反力モーメント出力手段に対応する。
In step S12, the calculated reaction force and moment are displayed on the
次に、ステップＳ１３においては、入力装置２２の所定操作等による終了トリガの有無が判定され、終了トリガが有れば上記一連の処理を終了するが（ステップＳ１３のＹ）、終了トリガがない限り上記ステップＳ５に戻る（ステップＳ１３のＮ）。ステップＳ５に戻ると、最終形状に至るまでの次の中間点に変位させるための値、或いは、ワイヤーハーネスを一気に最終形状に変位させるための値が設定されて、上記と同様の処理手順にて、次の新予測形状と共にこれに対応する歪みや応力、反力やモーメントが再表示される。このような処理は、任意に繰り返すことが可能である。これにより、初期形状から最終形状に至るまで、ワイヤーハーネスに所定の力を加えながら変位させていき、その際に加えられた力に基づいて、実際に作業ができるが否かを検討することが可能となる。
Next, in step S13, it is determined whether or not there is an end trigger due to a predetermined operation or the like of the
このように、実施形態４によれば、ワイヤーハーネスの経路設計に有限要素法を用いることを可能にし、力を加えながらワイヤーハーネスを変位させた際に発生する歪みや応力、拘束点に発生する反力やモーメントを正確に予知可能にする。したがって、本実施形態によれば、無理な負荷がかかることない経路設計や作業手順の立案、並びに拘束部材の最適な配置や耐久性の検討が、設計者の熟練度に依存することなく、容易かつ正確に行えるようになる。 As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to use the finite element method for the route design of the wire harness, and the strain, stress, and restraint point generated when the wire harness is displaced while applying a force are generated. Make reaction forces and moments accurately predictable. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to easily design a route design and work procedure that do not impose an excessive load, and to examine the optimal arrangement and durability of the restraint member without depending on the skill level of the designer. And it can be done accurately.
実施形態４から把握できる技術思想（ｄ１）〜（ｄ１０）について、以下にその効果と共に記載する。 The technical ideas (d1) to (d10) that can be grasped from the fourth embodiment will be described below together with the effects thereof.
（ｄ１）の線条構造物の配線設計支援方法は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、前記線条構造物の初期形状に対して、所定の力を加えながら所定条件を満たすように変位させた際に発生する現象を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する方法であって、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、前記力の大きさ及び向きに関する情報を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物の予測形状、並びに、前記線条構造物に発生する歪み及び応力を算出して、これら算出結果を出力する、ことを特徴とする。 In the wiring design support method for a linear structure in (d1), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and using a finite element method, Optimum wiring of the linear structure by predicting and outputting a phenomenon that occurs when the initial shape of the linear structure is displaced to satisfy a predetermined condition while applying a predetermined force A method for supporting design, wherein physical properties and constraint conditions of the linear structure as the predetermined condition, and information on the magnitude and direction of the force are applied to the finite element method, and the linear element is applied. The predicted shape of the structure and the strain and stress generated in the linear structure are calculated, and the calculation results are output.
また、（ｄ２）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｄ１）の線条構造物の配線設計支援方法において、前記歪み及び応力をそれらの値に応じて多色表示する、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for a line structure of (d2) is the method for supporting the wiring design of a line structure of (d1), wherein the strain and stress are displayed in multiple colors according to their values. Features.
また、（ｄ３）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｄ１）の線条構造物の配線設計支援方法において、前記歪み及び応力に替えて、前記線条構造物の拘束点に発生する反力及びモーメントを算出して、その算出結果を前記予測形状と共に出力する、ことを特徴とする。 In addition, the wiring design support method for a linear structure in (d3) is generated at the restraint point of the linear structure in place of the strain and stress in the wiring design support method for the linear structure in (d1). The reaction force and moment are calculated, and the calculation result is output together with the predicted shape.
また、（ｄ４）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｄ３）の線条構造物の配線設計支援方法において、前記反力及びモーメントを矢印にて表示する、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for a linear structure in (d4) is characterized in that the reaction force and moment are displayed by arrows in the wiring design support method for a linear structure in (d3).
また、（ｄ５）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｄ１）の線条構造物の配線設計支援方法において、前記歪み及び応力と共に、前記線条構造物の拘束点に発生する反力及びモーメントも算出して、それらの算出結果を前記予測形状と共に出力する、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for a linear structure in (d5) is the same as the wiring design support method for a linear structure in (d1), in which the strain and stress are generated at the restraint point of the linear structure. Forces and moments are also calculated, and the calculation results are output together with the predicted shape.
また、（ｄ６）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｄ１）〜（ｄ５）のいずれかに記載の線条構造物の配線設計支援方法において、前記線条構造物は、車両に配線されるワイヤーハーネスであり、前記拘束条件は、前記複数の梁要素の各頂点の座標及び前記各頂点における自由度とし、前記物理特性は、前記線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値である、ことを特徴とする。 Moreover, the wiring design support method for a linear structure in (d6) is the wiring design support method for a linear structure in any one of (d1) to (d5), in which the linear structure is applied to a vehicle. It is a wire harness to be wired, and the constraint condition is a coordinate of each vertex of the plurality of beam elements and a degree of freedom at each vertex, and the physical characteristics are a cross-sectional area, a length, a cross-section of the linear structure It is a value based on secondary moment, cross-sectional secondary pole moment, density, Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus.
また、（ｄ７）の線条構造物の配線設計支援装置は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、前記線条構造物の初期形状に対して、所定の力を加えながら所定条件を満たすように変位させた際に発生する現象を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する装置であって、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、前記力の大きさ及び向きに関する情報を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物の予測形状、並びに、前記線条構造物に発生する歪み及び応力を算出する歪み応力算出手段と、前記歪み応力算出手段にて算出された前記予測形状、並びに、前記歪み及び応力を出力する歪み応力出力手段と、を含むことを特徴とする。 Also, the wiring design support device for a linear structure in (d7) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. By predicting and outputting a phenomenon that occurs when the predetermined shape is displaced so as to satisfy a predetermined condition while applying a predetermined force to the initial shape of the linear structure, An apparatus for supporting a simple wiring design, applying physical property and constraint conditions of the linear structure as the predetermined condition, and information on the magnitude and direction of the force to the finite element method, Predicted shape of the line structure, strain stress calculating means for calculating strain and stress generated in the line structure, the predicted shape calculated by the strain stress calculating means, and the strain and stress Strain stress output means for outputting And wherein the Mukoto.
また、（ｄ８）の線条構造物の配線設計支援装置は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、前記線条構造物の初期形状に対して、所定の力を加えながら所定条件を満たすように変位させた際に発生する現象を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する装置であって、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、前記力の大きさ及び向きに関する情報を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物の予測形状、並びに、前記線条構造物の拘束点に発生する反力及びモーメントを算出する反力モーメント算出手段と、前記反力モーメント算出手段にて算出された前記予測形状、並びに、前記反力及びモーメントを出力する反力モーメント出力手段と、を含むことを特徴とする。 In addition, the wiring structure support device for a linear structure in (d8) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and uses a finite element method. By predicting and outputting a phenomenon that occurs when the predetermined shape is displaced so as to satisfy a predetermined condition while applying a predetermined force to the initial shape of the linear structure, An apparatus for supporting a simple wiring design, applying physical property and constraint conditions of the linear structure as the predetermined condition, and information on the magnitude and direction of the force to the finite element method, A predicted shape of the linear structure, and a reaction force moment calculating means for calculating a reaction force and a moment generated at a constraint point of the linear structure, and the predicted shape calculated by the reaction force moment calculating means, And the reaction force and moment Characterized in that it comprises a reaction force moment output means for outputting.
また、（ｄ９）の線条構造物の配線設計支援プログラムは、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、前記線条構造物の初期形状に対して、所定の力を加えながら所定条件を満たすように変位させた際に発生する現象を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、前記力の大きさ及び向きに関する情報を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物の予測形状、並びに、前記線条構造物に発生する歪み及び応力を算出する歪み応力算出手段、前記歪み応力算出手段にて算出された前記予測形状、並びに、前記歪み及び応力を出力する歪み応力出力手段、として機能させる、ことを特徴とする。 In addition, the wiring structure support program for a linear structure in (d9) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. By predicting and outputting a phenomenon that occurs when the predetermined shape is displaced so as to satisfy a predetermined condition while applying a predetermined force to the initial shape of the linear structure, In order to support simple wiring design, a computer is applied to the finite element method with information on physical characteristics and constraint conditions of the linear structure as the predetermined condition, and the magnitude and direction of the force, Predicted shape of the linear structure, strain stress calculating means for calculating strain and stress generated in the linear structure, predicted shape calculated by the strain stress calculating means, and the strain and stress Output strain stress Force means, to function as, and wherein the.
また、（ｄ１０）の線条構造物の配線設計支援プログラムは、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、前記線条構造物の初期形状に対して、所定の力を加えながら所定条件を満たすように変位させた際に発生する現象を予測して出力することにより、前記線条構造物の最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、前記所定条件としての前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、前記力の大きさ及び向きに関する情報を前記有限要素法に適用して、前記線条構造物の予測形状、並びに、前記線条構造物の拘束点に発生する反力及びモーメントを算出する反力モーメント算出手段、前記反力モーメント算出手段にて算出された前記予測形状、並びに、前記反力及びモーメントを出力する反力モーメント出力手段、として機能させる、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support program for a line structure in (d10) regards the target line structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. By predicting and outputting a phenomenon that occurs when the predetermined shape is displaced so as to satisfy a predetermined condition while applying a predetermined force to the initial shape of the linear structure, In order to support simple wiring design, a computer is applied to the finite element method with information on physical characteristics and constraint conditions of the linear structure as the predetermined condition, and the magnitude and direction of the force, The predicted shape of the linear structure, and the reaction force moment calculating means for calculating the reaction force and moment generated at the restraint point of the linear structure, the predicted shape calculated by the reaction force moment calculating means, And the anti And reaction force moment output means for outputting moment, to function as, and wherein the.
（ｄ１）、（ｄ７）及び（ｄ９）によれば、有限要素法に線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、加える力の大きさ及び向きに関する情報を与えて、線条構造物の予測形状、並びに、線条構造物に発生する歪み及び応力を算出して、これら算出結果を出力する。 According to (d1), (d7), and (d9), the finite element method is given information on the physical characteristics and restraint conditions of the line structure, and the magnitude and direction of the applied force. The predicted shape and strain and stress generated in the linear structure are calculated, and these calculation results are output.
また、（ｄ２）によれば、歪みや応力がそれらの値に応じて多色表示される。 In addition, according to (d2), distortion and stress are displayed in multiple colors according to their values.
また、（ｄ３）、（ｄ８）及び（ｄ１０）によれば、有限要素法に線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、力の大きさ及び向きに関する情報を与えて、線条構造物の予測形状、並びに、線条構造物に発生する反力及びモーメントを算出して、これら算出結果を出力する。 Further, according to (d3), (d8) and (d10), the finite element method is given information on the physical characteristics and restraint conditions of the linear structure, and the magnitude and direction of the force. The predicted shape and the reaction force and moment generated in the linear structure are calculated, and the calculation results are output.
また、（ｄ４）によれば、反力やモーメントが矢印にて表示される。 Further, according to (d4), the reaction force and moment are displayed by arrows.
また、（ｄ５）によれば、有限要素法を用いて、歪み及び応力と共に、線条構造物の拘束点に発生する反力及びモーメントも算出して、それらの算出結果を予測形状と共に出力する。 Further, according to (d5), using the finite element method, the reaction force and the moment generated at the restraint point of the linear structure are calculated together with the strain and stress, and the calculation results are output together with the predicted shape. .
また、（ｄ６）によれば、拘束条件は、複数の節点の座標及び各節点における拘束自由度とし、物理特性は、断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値としている。 Further, according to (d6), the constraint condition is the coordinates of a plurality of nodes and the degree of freedom of constraint at each node, and the physical characteristics are the cross-sectional area, length, cross-sectional secondary moment, cross-sectional secondary pole moment, density, The values are based on Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus.
[効果]
（ｄ１）、（ｄ７）及び（ｄ９）によれば、有限要素法に線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、加える力の大きさ及び向きに関する情報を与えて、線条構造物の予測形状、並びに、線条構造物に発生する歪み及び応力を算出して、これら算出結果を出力する。このように、有限要素法を用いることにより、力を加えながら線条構造物を変位させた際に発生する歪みや応力を正確に予知できる。
[effect]
According to (d1), (d7), and (d9), the finite element method is given information on the physical characteristics and restraint conditions of the line structure, and the magnitude and direction of the applied force. The predicted shape and strain and stress generated in the linear structure are calculated, and these calculation results are output. As described above, by using the finite element method, it is possible to accurately predict the strain and stress generated when the linear structure is displaced while applying a force.
また、（ｄ２）によれば、歪みや応力がそれらの値に応じて多色表示されるので、容易かつ直感的に線条構造物上の歪みや応力を認識できる。 Moreover, according to (d2), since distortion and stress are displayed in multiple colors according to these values, the distortion and stress on the linear structure can be easily and intuitively recognized.
また、（ｄ３）、（ｄ８）及び（ｄ１０）によれば、有限要素法に線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、力の大きさ及び向きに関する情報を与えて、線条構造物の予測形状、並びに、線条構造物に発生する反力及びモーメントを算出して、これら算出結果を出力する。このように、有限要素法を用いることにより、力を加えながら線条構造物を変位させた際に発生する線条構造物の拘束点に発生する反力やモーメントを正確に予知できる。 Further, according to (d3), (d8) and (d10), the finite element method is given information on the physical characteristics and restraint conditions of the linear structure, and the magnitude and direction of the force. The predicted shape and the reaction force and moment generated in the linear structure are calculated, and the calculation results are output. Thus, by using the finite element method, it is possible to accurately predict the reaction force and moment generated at the restraint point of the linear structure generated when the linear structure is displaced while applying a force.
また、（ｄ４）によれば、反力やモーメントが矢印にて表示されるので、容易かつ直感的に線条構造物上の拘束点に発生する反力やモーメントを認識できる。 Further, according to (d4), since the reaction force and moment are displayed by arrows, the reaction force and moment generated at the restraint point on the linear structure can be recognized easily and intuitively.
また、（ｄ５）によれば、有限要素法を用いて、歪み及び応力と共に、線条構造物の拘束点に発生する反力及びモーメントも算出して、それらの算出結果を予測形状と共に出力するので、力を加えながら線条構造物を変位させた際の線条構造物への影響を正確に把握できる。 Further, according to (d5), using the finite element method, the reaction force and the moment generated at the restraint point of the linear structure are calculated together with the strain and stress, and the calculation results are output together with the predicted shape. Therefore, it is possible to accurately grasp the influence on the linear structure when the linear structure is displaced while applying a force.
また、（ｄ６）によれば、拘束条件は、複数の節点の座標及び各節点における拘束自由度とし、物理特性は、断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値とし、これらの値はすべて、車両に配線されるワイヤーハーネスから予め取得できるものであるので、実際の組み付け作業を想定した現実的な的確な経路の検討が可能になる。 Further, according to (d6), the constraint condition is the coordinates of a plurality of nodes and the degree of freedom of constraint at each node, and the physical characteristics are the cross-sectional area, length, cross-sectional secondary moment, cross-sectional secondary pole moment, density, The values are based on the Poisson's ratio, the longitudinal elastic modulus, and the transverse elastic modulus, and all of these values can be obtained in advance from the wire harness wired to the vehicle. Therefore, a realistic and accurate route that assumes actual assembly work. Can be considered.
[実施形態５]
ワイヤーハーネス等の線条構造物が車両に配線される場合には、エンジンによる振動や走行による振動等が多発するので、これらの振動と共振現象を起こさないようにワイヤーハーネスの設計をすることが好ましい。そこで、実施形態５においては、特に、ワイヤーハーネス等の線条構造物の予測形状に対しての振動に関する固有値も出力するようにして、線条構造物のより的確な配線設計を容易かつ正確に行えるようにする。
[Embodiment 5]
When a wire structure such as a wire harness is wired to a vehicle, vibrations caused by the engine or running are frequently generated, so it is necessary to design the wire harness so as not to cause these vibrations and resonance phenomena. preferable. Therefore, in the fifth embodiment, in particular, the eigenvalues relating to the vibration with respect to the predicted shape of the linear structure such as the wire harness are also output so that more accurate wiring design of the linear structure can be easily and accurately performed. Make it possible.
実施形態５では、ワイヤーハーネスの予測形状に対しての振動に関する固有値解析、すなわち、固有振動数及び固有振動モードの算出も行われるため、その際に利用する理論及び基本式についても簡単に説明しておく。 In the fifth embodiment, eigenvalue analysis related to vibration with respect to the predicted shape of the wire harness, that is, calculation of the natural frequency and the natural vibration mode is also performed. Therefore, the theory and basic formulas used at that time will be briefly described. Keep it.
すなわち、上記式（４）に対する運動方程式は、ニュートンの第２法則を適用すると、以下の式（１２）のようになる。
［Ｍ］｛ｘ″｝−［Ｋ］｛ｘ｝＝０…（１２）
ここで、［Ｍ］：慣性マトリックス、｛ｘ″｝：変位ベクトル｛ｘ｝の２階の時間微分を示す。
That is, the equation of motion for the above equation (4) is expressed by the following equation (12) when Newton's second law is applied.
[M] {x ″} − [K] {x} = 0 (12)
Here, [M]: inertia matrix, {x ″}: second-order time differentiation of displacement vector {x} is shown.
いま、
｛ｘ｝＝［Ｘ］ｅjωt…（１３）
とすると、
｛ｘ′｝＝ｊω［Ｘ］ｅjωt…（１４）
｛ｘ″｝＝−ω2［Ｘ］ｅjωt…（１５）
となる。
ここで、｛ｘ′｝：変位ベクトル｛ｘ｝の１階の時間微分を示す。
Now
{X} = [X] e j ω t (13)
Then,
{X ′} = jω [X] e j ω t (14)
{X ″} = − ω 2 [X] e j ω t (15)
It becomes.
Here, {x ′} represents the first-order time differentiation of the displacement vector {x}.
上記式（１２）に式（１３）、式（１４）及び式（１５）を代入すると、
［Ｍ］（ω2）（−ω2［Ｘ］ｅjωt）−［Ｋ］（［Ｘ］ｅjωt）＝０
となり、これを更に変形していくと最終的に以下の式（１６）が得られる。
（−ω2［Ｍ］−［Ｋ］）［Ｘ］ｅjωt＝０
（−ω2［Ｍ］−［Ｋ］）［Ｘ］ｅjωt＝０
（−ω2［Ｍ］−［Ｋ］）［Ｘ］＝０
（−ω2［Ｉ］−［Ｍ］-1［Ｋ］）［Ｘ］＝０…（１６）
ここで、［Ｉ］：単位マトリクス ω：固有振動数 ［Ｘ］：固有振動モード
を示す。
Substituting Equation (13), Equation (14) and Equation (15) into Equation (12) above,
[M] (ω 2 ) (− ω 2 [X] e j ω t ) − [K] ([X] e j ω t ) = 0
When this is further modified, the following formula (16) is finally obtained.
(−ω 2 [M] − [K]) [X] e j ω t = 0
(−ω 2 [M] − [K]) [X] e j ω t = 0
(−ω 2 [M] − [K]) [X] = 0
(−ω 2 [I] − [M] −1 [K]) [X] = 0 (16)
Here, [I]: unit matrix ω: natural frequency [X]: natural vibration mode are shown.
なお、上記のような一般的な固有値解析は、例えば、上記非特許文献２でも示されている。
The general eigenvalue analysis as described above is also shown in
したがって、上記のような理論及び基本式を用いて、ワイヤーハーネスの予測形状に対して、固有振動数及び固有振動モードを算出することが可能になる。 Therefore, it is possible to calculate the natural frequency and the natural vibration mode with respect to the predicted shape of the wire harness using the theory and basic equation as described above.
図１８及び図１９を用いて、実施形態５に係る処理手順について説明する。図１８は、図８に示したハードウエア構成を用いて行われる本実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）はそれぞれ、図１８に示す各処理の過程における出力結果を例示する図である。 A processing procedure according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. 18 is a flowchart showing a processing procedure according to the present embodiment, which is performed using the hardware configuration shown in FIG. FIGS. 19A to 19C are diagrams illustrating output results in the processes shown in FIG.
まず、図１８に示すステップＳ１において、図１９（Ａ）の節点１ａ１、１ａ２及び１ａ３で示されるような、対象となるワイヤーハーネスのコネクタやクリップが取り付けられる部位における拘束条件が設定される。この拘束条件としては、各節点１ａ１、１ａ２及び１ａ３に対する図２で示したような拘束種類（完全拘束、回転拘束、完全自由等）やローカル座標等が設定される。これらの拘束条件は、変位先に対応するものである。各節点１ａ１、１ａ２及び１ａ３としては、コネクタやクリップ等の支持部材が取り付けられる部位等が割り当てられる。なお、拘束種類の設定には、図２で示したように、コネクタ、固定クリップ等の支持部材名を利用してもよい。ここで設定される各値は、上記式（３）中の変位ベクトル｛ｘ｝中の各要素に係わる。 First, in step S1 shown in FIG. 18, a constraint condition is set at a portion to which a connector or clip of the target wire harness is attached as shown by nodes 1a1, 1a2, and 1a3 in FIG. As the constraint condition, a constraint type (complete constraint, rotational constraint, complete freedom, etc.) as shown in FIG. 2 for each node 1a1, 1a2, and 1a3, local coordinates, and the like are set. These constraint conditions correspond to the displacement destination. As each node 1a1, 1a2, and 1a3, a part to which a support member such as a connector or a clip is attached is assigned. In addition, as shown in FIG. 2, the name of a support member such as a connector or a fixing clip may be used for setting the constraint type. Each value set here relates to each element in the displacement vector {x} in the above equation (3).
これと共に、ステップＳ１においては、被予測ワイヤーハーネスの外形パラメータ及び非外形パラメータも設定される。外形パラメータとしては上記長さｌ及び断面積Ａが設定され、非外形パラメータとしては、断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、ポアソン比μ、密度ρ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇが設定される。これらは、上記のようにして予め計測或いは算出されている値が利用される。ここで設定される値は、上記式（３）中の剛性マトリクス［Ｋ］中の各要素に係わる。なお、上記各値の設定に際しては、上記入力装置２２が用いられる。以降の処理においても、各値の設定には入力装置２２が用いられ、形状算出処理はマイクロコンピュータ２１にて行われ、算出結果の出力には表示装置２３が用いられる。
At the same time, in step S1, the external parameter and the non-external parameter of the predicted wire harness are also set. The length l and the cross-sectional area A are set as the external parameters, and the non-external parameters are the secondary moment I of the cross section, the secondary pole moment J, the Poisson's ratio μ, the density ρ, the longitudinal elastic modulus E, and the transverse elastic modulus. G is set. For these, values measured or calculated in advance as described above are used. The value set here relates to each element in the stiffness matrix [K] in the above equation (3). The
また、ステップＳ１においては、ワイヤーハーネスの所定部位、例えば、コネクタが取り付けられる位置に対応する節点１ａ３等に加える力ｆを設定するようにしてもよい。この力ｆは、例えば、組付け時に予想される作業者の動き等に基づくようにする。ここで設定される値は、上記式（３）中の力ベクトル［ｆ］中の各要素に係わる。なお、このステップＳ１の前に、予め初期形状を算出しておくようにしてもよい。初期形状を得るための初期値としては、例えば、対象となるワイヤーハーネスの両端のコネクタが取り付けられる位置及び拘束方向、このワイヤーハーネスの材料特性に依存する最小曲げ半径やワイヤーハーネスを組み付ける際に作業者が通常の力で曲げることができる曲げ半径等を用いることができる。なお、このステップＳ１では、算出処理に係る各種制御値等も設定される。このステップＳ１は、下記（ｅ１）〜（ｅ７）中の設定手段に対応する。また、外形パラメータ及び非外形パラメータは、下記（ｅ１）〜（ｅ７）中の物理特性に対応する。 Further, in step S1, a force f applied to a predetermined part of the wire harness, for example, the node 1a3 corresponding to the position where the connector is attached may be set. This force f is based on, for example, the movement of the worker expected at the time of assembly. The value set here relates to each element in the force vector [f] in the above equation (3). Note that an initial shape may be calculated in advance before step S1. The initial values for obtaining the initial shape include, for example, the position where the connectors at both ends of the target wire harness are attached and the restraining direction, the minimum bending radius depending on the material characteristics of this wire harness, and work when assembling the wire harness. A bending radius that can be bent by a normal force can be used. In step S1, various control values related to the calculation process are also set. This step S1 corresponds to the setting means in the following (e1) to (e7). Further, the outer shape parameter and the non-outer shape parameter correspond to the physical characteristics in the following (e1) to (e7).
このような、形状算出に必要な各値の設定が完了した後、算出開始のための所定トリガがあると、ステップＳ２以降において、有限要素法を利用して上記設定された拘束条件等を満たす釣り合いがとれた予測形状が算出されると共に、上記固有値解析が行われて、これらの結果が出力される。そして、所定の終了トリガがあるまで、上記各値の設定変更等により、繰り返し予測形状を出力させることができる。この処理を以下に説明する。 After the setting of each value necessary for shape calculation is completed, if there is a predetermined trigger for starting the calculation, the above-described constraint conditions and the like are satisfied using the finite element method in step S2 and subsequent steps. A balanced predicted shape is calculated, the eigenvalue analysis is performed, and these results are output. Then, it is possible to repeatedly output a predicted shape by changing the setting of each value until a predetermined end trigger is present. This process will be described below.
すなわち、ステップＳ２においては、上記ステップＳ１で設定された形状算出に必要な各値を有限要素法、特に、上記式（３）に適用して、図１９（Ｂ）に示すような、力学的に釣り合いがとれた状態である予測形状１ａが算出される。この図１９（Ｂ）に示すような予測形状１ａは、後述するように固有振動数及び固有振動モードの算出結果と共に出力するようにしてもよし、予測形状１ａのみを単独で出力できるようにしてもよい。なお、このステップＳ２は、下記（ｅ１）〜（ｅ７）中の予測形状算出手段に対応する。 In other words, in step S2, each value necessary for the shape calculation set in step S1 is applied to the finite element method, in particular, the above equation (3), and the mechanical as shown in FIG. The predicted shape 1a in a balanced state is calculated. The predicted shape 1a as shown in FIG. 19B may be output together with the calculation result of the natural frequency and the natural vibration mode as described later, or only the predicted shape 1a can be output alone. Also good. This step S2 corresponds to the predicted shape calculation means in the following (e1) to (e7).
次に、ステップＳ３においては、上記ステップＳ２にて算出された予測形状１ａに対しての固有振動数及び固有振動モードが算出される。この算出処理には、上記式（１６）等が利用される。そして、ステップＳ４においては、図１９（Ｃ）に示すように、上記ステップＳ２及びステップＳ３にて算出された予測形状１ａ、固有振動数及び固有振動モードが、表示装置２３上に出力される。固有振動数及び固有振動モードの出力結果としては、図１９（Ｃ）の点線１ｂ及び破線１ｃで示すように、算出された固有振動数及び固有振動モードから予測されるワイヤーハーネスの波形、特に、最大振幅値等の情報を盛り込むことが好ましい。このような出力結果により、所定の拘束条件を満たすように配線されたワイヤーハーネスが、振動により各種障害物等と干渉するか否かを直感的に把握することが可能となる。このためには、各種障害物等を予測形状１ａ、固有振動数及び固有振動モードの出力結果と共に、表示装置２３上に出力するようにしておくとよい。また、固有振動数及び固有振動モードを、数値で出力するようにしてもよい。こうすることにより、車両のエンジン等を起因とする振動源からの振動周波数との比較が容易になり、共振現象を効果的に防止することができるようになる。なお、上記ステップＳ３は、下記（ｅ１）〜（ｅ７）中の固有振動数算出手段及び固有振動モード算出手段に対応する。また、上記ステップＳ４における固有振動数及び固有振動モードの出力処理はそれぞれ、下記（ｅ１）〜（ｅ７）中の第１出力手段及び第２出力手段に対応する。
Next, in step S3, the natural frequency and natural vibration mode for the predicted shape 1a calculated in step S2 are calculated. For this calculation process, the above equation (16) or the like is used. In step S4, as shown in FIG. 19C, the predicted shape 1a, natural frequency, and natural vibration mode calculated in steps S2 and S3 are output on the
次に、ステップＳ５においては、所定の終了トリガの有無が判定され、終了トリガがない限りステップＳ６に進み（ステップＳ５のＮ）、終了トリガがあれば一連の処理を終了する（ステップＳ５のＹ）。なお、終了トリガは、例えば、入力装置２２のキーボート操作等である。
Next, in step S5, the presence / absence of a predetermined end trigger is determined, and unless there is an end trigger, the process proceeds to step S6 (N in step S5), and if there is an end trigger, the series of processing ends (Y in step S5). ). Note that the end trigger is, for example, a keyboard operation of the
ステップＳ６においては、振動による各種障害物等との干渉状態や共振現象等が考慮されて、上記ステップＳ１にて設定された各値が変更されて再設定される。すなわち、振動源の影響を受けて共振しないように、拘束条件、外形パラメータ及び非外形パラメータを変更してみる。次に、ステップＳ７において、表示装置２３上の現予測形状１ａが消去された上で、上記ステップＳ２に戻る。そして、ステップＳ５において終了トリガ有りと判定されるまで、ステップＳ２〜ステップＳ４において、設定変更された各値に基づいて、有限要素法を利用した予測形状、固有振動数及び固有振動モードの算出処理、並びにその結果の出力処理が行われる。
In step S6, the values set in step S1 are changed and reset in consideration of interference with various obstacles due to vibration, resonance phenomenon, and the like. That is, the constraint condition, the outer shape parameter, and the non-outer shape parameter are changed so as not to resonate under the influence of the vibration source. Next, in step S7, the current predicted shape 1a on the
なお、ステップＳ５において、終了トリガがあると、図１９（Ｂ）に示すような、最終的なワイヤーハーネスの予測形状１ａのみを出力させるようにしてもよい。 In step S5, if there is an end trigger, only the final predicted wire harness shape 1a as shown in FIG. 19B may be output.
このように、実施形態５によれば、ワイヤーハーネスの予測形状及び振動による影響を、組み付け作業を行う前に予め知ることができる。特に、車両には、エンジンによる振動や走行による振動等が多発するので、これらの振動と共振現象を起こさないようなワイヤーハーネスを設計する上で、本実施形態は非常に有効となる。この結果、ワイヤーハーネスの最適な配線設計が、設計者の熟練度に依存することなく、短期間で、容易かつ正確に行えるようになる。勿論、ワイヤーハーネスを、円形断面で直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなすことによって有限要素法の適用を可能にして、より精度の高い形状予測を実現していることはいうまでもない。 As described above, according to the fifth embodiment, it is possible to know in advance the influence of the predicted shape and vibration of the wire harness before performing the assembly work. In particular, since vibrations caused by the engine, vibrations caused by running, and the like frequently occur in the vehicle, this embodiment is very effective in designing a wire harness that does not cause resonance with these vibrations. As a result, the optimal wiring design of the wire harness can be easily and accurately performed in a short period of time without depending on the skill level of the designer. Of course, it is possible to apply the finite element method by assuming that the wire harness is an elastic body in which a plurality of beam elements having a circular cross-section and maintaining linearity are combined, thereby realizing more accurate shape prediction. Needless to say.
なお、本発明の方法及び装置は、車両内に配線されるワイヤーハーネスに限定されず、振動の発生する各種装置等に配線されるワイヤーハーネスにも、同様に適用可能である。また、共振現象を防止するためには、上記実施形態で説明した以外に、大きな減衰をかけて振動を押さえ込むようにしてもよい。 In addition, the method and apparatus of this invention are not limited to the wire harness wired in a vehicle, It can apply similarly to the wire harness wired to the various apparatuses etc. which generate | occur | produce a vibration. Further, in order to prevent the resonance phenomenon, the vibration may be suppressed by applying a large attenuation other than that described in the above embodiment.
実施形態５から把握できる技術思想（ｅ１）〜（ｅ７）について、以下にその効果と共に記載する。 The technical ideas (e1) to (e7) that can be grasped from the fifth embodiment will be described below together with the effects thereof.
（ｅ１）の線条構造物の配線設計支援方法は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の予測形状を出力することによって、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する方法であって、前記所定条件として、予測対象となる線条構造物の物理特性及び拘束条件を前記有限要素法に適用して、釣り合いがとれた状態である予測形状を算出すると共に、この算出した予測形状に対しての振動に関する固有値も算出して、これらの算出結果を出力する、ことを特徴とする。 In the wiring design support method for a linear structure of (e1), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and using a finite element method, A method of supporting optimal wiring design of the linear structure by outputting a predicted shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, wherein the predetermined condition includes a line structure Applying physical characteristics and constraint conditions to the finite element method to calculate a predicted shape that is balanced, and also calculating eigenvalues related to vibrations for the calculated predicted shape, and calculating these results Is output.
また、（ｅ２）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｅ１）の線条構造物の配線設計支援方法において、前記振動に関する固有値には、固有振動数及び固有振動モードの少なくともいずれかが含まれる、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for a linear structure in (e2) is the wiring design support method for a linear structure in (e1), wherein the eigenvalue relating to the vibration includes at least one of a natural frequency and a natural vibration mode. Is included.
また、（ｅ３）の線条構造物の配線設計支援方法は、（ｅ１）又は（ｅ２）記載の線条構造物の配線設計支援方法において、前記線条構造物は、車両に配線されるワイヤーハーネスであり、前記拘束条件は、前記複数の梁要素の各頂点の座標及び前記各頂点における自由度とし、前記物理特性は、前記線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値である、ことを特徴とする。 The wiring design support method for a linear structure in (e3) is the wiring design support method for a linear structure in (e1) or (e2), in which the linear structure is a wire that is wired to a vehicle. It is a harness, and the constraint condition is the coordinates of each vertex of the plurality of beam elements and the degree of freedom at each vertex, and the physical characteristics are a cross-sectional area, a length, a cross-sectional secondary moment of the linear structure, It is a value based on the cross-sectional secondary pole moment, density, Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus, and transverse elastic modulus.
また、（ｅ４）の線条構造物の配線設計支援方法は、線条構造物の配線に関する予測形状を算出することにより、線条構造物の最適な配線設計を支援する方法において、前記予測形状に対しての振動に関する固有値解析を行い、その解析結果を出力する、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support method for a linear structure in (e4) is a method for supporting an optimal wiring design of a linear structure by calculating a predicted shape related to the wiring of the linear structure. An eigenvalue analysis related to vibration is performed, and the analysis result is output.
また、（ｅ５）の線条構造物の配線設計支援装置は、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の予測形状を出力することによって、前記線条構造物の最適な配線設計を支援する装置であって、前記所定条件としての、線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段と、前記設定手段にて設定された前記物理特性及び拘束条件を前記有限要素法に適用して、釣り合いがとれた状態である予測形状を算出する予測形状算出手段と、前記予測形状算出手段にて算出された予測形状に対する固有振動数を算出する固有振動数算出手段と、前記予測形状及び前記固有振動数を出力する第１出力手段と、を含むことを特徴とする。 Further, the wiring design support device for a linear structure in (e5) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. Output a predicted shape of the linear structure satisfying a predetermined condition, thereby supporting an optimal wiring design of the linear structure, wherein the physical property of the linear structure as the predetermined condition Setting means for setting characteristics and constraint conditions, and prediction shape calculation for calculating a predicted shape in a balanced state by applying the physical characteristics and constraint conditions set by the setting means to the finite element method Means, natural frequency calculation means for calculating the natural frequency for the predicted shape calculated by the predicted shape calculation means, and first output means for outputting the predicted shape and the natural frequency. Features.
また、（ｅ６）の線条構造物の配線設計支援装置は、（ｅ５）の線条構造物の配線設計支援装置において、前記固有振動数算出手段に替えて、前記予測形状算出手段にて算出された予測形状に対する固有振動モードを算出する固有振動モード算出手段と、前記第１出力手段に替えて、前記予測形状及び前記固有振動モードを出力する第２出力手段と、を含むことを特徴とする。 Further, the wiring structure support device for a line structure of (e6) is calculated by the predicted shape calculation device in place of the natural frequency calculation device in the wiring design support device of the wire structure of (e5). A natural vibration mode calculating means for calculating a natural vibration mode for the predicted shape, and a second output means for outputting the predicted shape and the natural vibration mode instead of the first output means. To do.
また、（ｅ７）の線条構造物の配線設計支援プログラムは、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して、所定条件を満たす前記線条構造物の予測形状を出力することによって、前記線条構造物の最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、前記所定条件としての、線条構造物の物理特性及び拘束条件を設定する設定手段、前記設定手段にて設定された前記物理特性及び拘束条件を前記有限要素法に適用して、釣り合いがとれた状態である予測形状を算出する予測形状算出手段、前記予測形状算出手段にて算出された予測形状に対する固有振動数を算出する固有振動数算出手段、前記予測形状及び前記固有振動数を出力する出力手段、として機能させる、ことを特徴とする。 Further, the wiring design support program for a linear structure in (e7) regards the target linear structure as an elastic body in which a plurality of beam elements having linearity are connected, and uses a finite element method. In order to support optimal wiring design of the line structure by outputting a predicted shape of the line structure satisfying a predetermined condition, a computer is used as the predetermined condition for the line structure. Setting means for setting physical characteristics and constraint conditions, predictive shape calculation for calculating a predicted shape in a balanced state by applying the physical characteristics and constraint conditions set by the setting means to the finite element method Means, a natural frequency calculation means for calculating a natural frequency for the predicted shape calculated by the predicted shape calculation means, and an output means for outputting the predicted shape and the natural frequency. That.
（ｅ１）、（ｅ２）、（ｅ５）、（ｅ６）及び（ｅ７）によれば、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなす。そして、予測対象となる線条構造物の物理特性及び拘束条件を有限要素法に適用して、釣り合いがとれた状態である予測形状を算出すると共に、この算出した予測形状に対しての振動に関する固有値も算出して、これらの算出結果を出力するようにしている。 According to (e1), (e2), (e5), (e6), and (e7), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined. Then, by applying the physical characteristics and constraint conditions of the linear structure to be predicted to the finite element method, a predicted shape that is in a balanced state is calculated, and the vibration with respect to the calculated predicted shape is also related. Eigenvalues are also calculated, and these calculation results are output.
また、（ｅ３）によれば、車両に配線されるワイヤーハーネスに適用され、拘束条件を線条構造物を構成する複数の梁要素の各頂点の座標及び各頂点における自由度とし、物理特性を線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値としている。 Moreover, according to (e3), it is applied to the wire harness wired to the vehicle, and the constraint condition is the coordinates of each vertex of a plurality of beam elements constituting the linear structure and the degrees of freedom at each vertex, and the physical characteristics are The values are based on the cross-sectional area, length, second-order moment, second-order pole moment, density, Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus of the linear structure.
また、（ｅ４）によれば、線条構造物の配線に関する予測形状を算出することにより、線条構造物の最適な配線設計を支援する方法において、予測形状に対しての振動に関する固有値解析を行い、その解析結果を出力するようにしている。 Further, according to (e4), in the method for supporting the optimum wiring design of the line structure by calculating the predicted shape related to the wiring of the line structure, the eigenvalue analysis regarding the vibration with respect to the predicted shape is performed. And the analysis result is output.
[効果]
（ｅ１）、（ｅ２）、（ｅ５）、（ｅ６）及び（ｅ７）によれば、対象となる線条構造物を直線性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなす。そして、予測対象となる線条構造物の物理特性及び拘束条件を有限要素法に適用して、釣り合いがとれた状態である予測形状を算出すると共に、この算出した予測形状に対しての振動に関する固有値、すなわち、固有振動数、固有振動モードも算出して、これらの算出結果を出力するようにしている。したがって、この線条構造物が取り付けられる対象物に振動が発生した際の共振現象等を組み付け作業を行う前に予め知ることができる。この結果、線条構造物のより的確な配線設計が、設計者の熟練度に依存することなく、容易かつ正確に行えるようになる。
[effect]
According to (e1), (e2), (e5), (e6), and (e7), the target linear structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined. Then, by applying the physical characteristics and constraint conditions of the linear structure to be predicted to the finite element method, a predicted shape that is in a balanced state is calculated, and the vibration with respect to the calculated predicted shape is also related. A natural value, that is, a natural frequency and a natural vibration mode are also calculated, and these calculation results are output. Therefore, it is possible to know in advance the resonance phenomenon or the like when the vibration is generated in the object to which the linear structure is attached before performing the assembling work. As a result, more accurate wiring design of the line structure can be easily and accurately performed without depending on the skill level of the designer.
また、（ｅ３）によれば、車両に配線されるワイヤーハーネスに適用され、拘束条件を線条構造物を構成する複数の梁要素の各頂点の座標及び各頂点における自由度とし、物理特性を線条構造物の断面積、長さ、断面２次モーメント、断面２次極モーメント、密度、ポアソン比、縦弾性係数及び横弾性係数に基づく値としているので、非常に現実に則したワイヤーハーネスの設計シミュレーションが可能になる。特に、車両には、エンジンによる振動や走行による振動等が多発するので、これらの振動と共振現象を起こさないようなワイヤーハーネスを設計する上で、本発明は非常に有効となる。 Moreover, according to (e3), it is applied to the wire harness wired to the vehicle, and the constraint condition is the coordinates of each vertex of a plurality of beam elements constituting the linear structure and the degrees of freedom at each vertex, and the physical characteristics are Since the values are based on the cross-sectional area, length, secondary moment of section, secondary pole moment of cross-section, density, Poisson's ratio, longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus of the wire structure, Design simulation is possible. In particular, since vibrations caused by the engine, running vibrations, and the like frequently occur in the vehicle, the present invention is very effective in designing a wire harness that does not cause resonance with these vibrations.
また、（ｅ４）によれば、線条構造物の配線に関する予測形状を算出することにより、線条構造物の最適な配線設計を支援する方法において、予測形状に対しての振動に関する固有値解析を行い、その解析結果を出力するようにしているので、この線条構造物が取り付けられる対象物に振動が発生した際の共振現象等を組み付け作業を行う前に予め知ることができる。この結果、線条構造物のより的確な配線設計が可能になる。 Further, according to (e4), in the method for supporting the optimum wiring design of the line structure by calculating the predicted shape related to the wiring of the line structure, the eigenvalue analysis regarding the vibration with respect to the predicted shape is performed. Since the analysis result is output, the resonance phenomenon when the vibration is generated on the object to which the linear structure is attached can be known in advance before the assembly work. As a result, a more accurate wiring design of the line structure can be performed.
以上のように、本発明の実施形態によれば、ワイヤーハーネス等の線条構造物の最適な配線設計を、容易かつ正確に行うことができるようになる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to easily and accurately perform an optimal wiring design of a linear structure such as a wire harness.
なお、上記実施形態においては、線条構造物として車両内に配線されるワイヤーハーネスを例示して説明したが、本発明は、このようなワイヤーハーネスのみならず、ワイヤーハーネスよりもシンプルな構造の車両外に配線されるホースやチューブ、或いは、一般電線や１本の電線等にも同様に適用可能であることはいうまでもない。すなわち、本発明の線条構造物とは、これらホース、チューブ、一般電線、１本の電線等も含むものである。また、本発明は、枝線を有するワイヤーハーネス等にも適用可能である。また、本発明は、円形断面のみならず、矩形断面、円環断面、楕円断面、Ｈ字断面等の線条構造物に対しても、同様に適用可能である。すなわち、本発明が適用される線条構造物は、円形断面に限定されない。 In addition, in the said embodiment, although the wire harness wired in a vehicle was illustrated and demonstrated as a linear structure, this invention is not only such a wire harness but a structure simpler than a wire harness. Needless to say, the present invention can be similarly applied to hoses and tubes wired outside the vehicle, general electric wires, one electric wire, and the like. That is, the wire structure of the present invention includes these hoses, tubes, general electric wires, one electric wire, and the like. Moreover, this invention is applicable also to the wire harness etc. which have a branch line. Further, the present invention can be similarly applied not only to a circular cross section but also to a linear structure such as a rectangular cross section, an annular cross section, an elliptical cross section, and an H-shaped cross section. That is, the linear structure to which the present invention is applied is not limited to a circular cross section.
１ ワイヤーハーネス（線条構造物）
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ コネクタ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ クリップ
４ 分岐点
２１ マイクロコンピュータ
２２ 入力装置
２３ 表示装置
２４ 印字装置
２５ 記憶装置
２６ 通信インターフェース
２７ リードライト装置
２８ 内部バス
Ｃ１〜Ｃ７ 梁要素
Ｎ１〜Ｎ８ 節点（ノード）
1 Wire harness (wire structure)
2a, 2b, 2c,
Claims (6)
前記描画手段によって、手動操作に応じて任意の形状の線条構造物を描画する描画工程と、
前記外形パラメータ抽出手段によって、線条構造物の外形を直接的に決定する物理特性である外形パラメータを、前記描画された線条構造物から抽出する外形パラメータ抽出工程と、
前記拘束条件抽出手段によって、前記線条構造物の拘束条件を、前記描画された線条構造物から抽出する拘束条件抽出工程と、
前記非外形パラメータ計算手段によって、前記有限要素法による形状予測の計算のために必要な前記外形パラメータ以外の前記線条構造物の物理特性である非外形パラメータを、前記外形パラメータに基づき計算する非外形パラメータ計算工程と、
前記予測形状計算手段によって、前記拘束条件、前記外形パラメータ及び前記非外形パラメータを前記有限要素法に適用して、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算する予測形状計算工程と
を含むことを特徴とする線条構造物の配線設計支援方法。 Using a computer that functions as a drawing unit, an outer shape parameter extracting unit, a constraint condition extracting unit, a non-outer shape parameter calculating unit, and a predicted shape calculating unit, a plurality of beam elements in which linearity is maintained for a target line structure A method for supporting optimal wiring design of the line structure by predicting the shape of the line structure using a finite element method, assuming that the elastic body is a combined elastic body,
A drawing step of drawing a linear structure of an arbitrary shape according to a manual operation by the drawing means ;
By the contour parameter extraction unit, a contour parameter extraction step of extracting a contour parameter, from the drawn linear structure is a physical property determined directly contour of linear structure,
A constraint condition extracting step of extracting the constraint condition of the filament structure from the drawn filament structure by the constraint condition extracting unit ;
The non-outer shape parameter calculation means calculates a non-outer shape parameter that is a physical characteristic of the linear structure other than the outer shape parameter necessary for calculation of shape prediction by the finite element method based on the outer shape parameter. Outline parameter calculation process,
By the predicted shape calculating unit, the constraint condition, the outer shape parameter and by applying the non-profile parameters to the finite element method, include the predicted shape calculating step of calculating a predicted shape is physically balanced condition A wiring design support method for a line structure characterized by the above.
前記線条構造物を、所定の外装部材で複数本の線条材が束ねられてなるワイヤーハーネスとし、
前記外形パラメータを、前記外装部材の種類及び前記ワイヤーハーネスの太さを含んだものとし、そして、
前記種類、前記太さ及び前記非外形パラメータの関係を対応づけた特性テーブルを予め格納しておいて、前記非外形パラメータ計算工程では、前記種類及び前記太さを前記特性テーブルに当てはめて、前記非外形パラメータを計算する
ことを特徴とする線条構造物の配線設計支援方法。 The wiring design support method according to claim 1,
Said linear structure, a wire harness comprising a plurality of wire members are bundled at a predetermined exterior member,
The profile parameters, and those containing the type and thickness of the wire harness of the outer member, and,
The type, said have you previously stored the thickness and correlated characteristic table the relationship between the non-profile parameter, wherein the non-profile parameter calculation step, by applying the type and the thickness in the characteristic table, the A wiring design support method for a line structure characterized by calculating a non-outline parameter.
前記特性テーブルが、前記種類及び前記太さと前記非外形パラメータとしての縦弾性係数及び横弾性係数との関係、前記種類及び前記太さと前記非外形パラメータとしての縦弾性係数及びポアソン比との関係、或いは、前記種類及び前記太さと前記非外形パラメータとしての横弾性係数及びポアソン比との関係、を対応づけたものである
ことを特徴とする線条構造物の配線設計支援方法。 In the wiring design support method according to claim 2,
The characteristic table is a relationship between the type and thickness and the longitudinal elastic modulus and transverse elastic modulus as the non-external parameter, the relationship between the type and thickness and the longitudinal elastic modulus and Poisson's ratio as the non-external parameter, Alternatively, a wiring design support method for a line structure characterized by associating the type and the thickness with a relationship between a transverse elastic modulus and a Poisson's ratio as the non-external parameters.
前記コンピュータが、警告出力手段としても機能し、
前記警告出力手段によって、前記手動操作に応じて作成した線条構造物から、前記物理的に釣り合った状態である予測形状を計算することが不可能である場合には、その旨を警告する警告出力工程を更に含むことを特徴とする線条構造物の配線設計支援方法。 In the wiring design support method according to any one of claims 1 to 3,
The computer also functions as a warning output means,
When it is impossible to calculate the predicted shape that is in a physically balanced state from the linear structure created according to the manual operation by the warning output means, a warning that warns that effect A wiring design support method for a linear structure, further comprising an output step.
手動操作に応じて任意の形状の線条構造物を描画する描画手段と、
線条構造物の外形を直接的に決定する物理特性である外形パラメータを、前記描画された線条構造物から抽出する外形パラメータ抽出手段と、
前記線条構造物の拘束条件を、前記描画された線条構造物から抽出する拘束条件抽出手段と、
前記有限要素法による形状予測の計算のために必要な前記外形パラメータ以外の前記線条構造物の物理特性である非外形パラメータを、前記外形パラメータに基づき計算する非
外形パラメータ計算手段と、
前記拘束条件、前記外形パラメータ及び前記非外形パラメータを前記有限要素法に適用して、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算する予測形状計算手段と
を含むことを特徴とする線条構造物の配線設計支援装置。 The target line structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and the shape of the line structure is predicted by using a finite element method. A device that supports optimal wiring design of structures,
A drawing means for drawing a linear structure of an arbitrary shape according to a manual operation;
External parameter extraction means for extracting external parameters, which are physical characteristics that directly determine the external shape of the linear structure, from the drawn linear structure;
A constraint condition extracting means for extracting the constraint condition of the filament structure from the drawn filament structure;
Non-outer shape parameter calculating means for calculating a non-outer shape parameter that is a physical characteristic of the linear structure other than the outer shape parameter necessary for calculation of shape prediction by the finite element method, based on the outer shape parameter;
A linear shape structure characterized by including a predicted shape calculation means for calculating a predicted shape in a physically balanced state by applying the constraint condition, the outer shape parameter, and the non-outer shape parameter to the finite element method Wiring design support device for objects.
手動操作に応じて任意の形状の線条構造物を描画する描画手段、
線条構造物の外形を直接的に決定する物理特性である外形パラメータを、前記描画された線条構造物から抽出する外形パラメータ抽出手段、
前記線条構造物の拘束条件を、前記描画された線条構造物から抽出する拘束条件抽出手段、
前記有限要素法による形状予測の計算のために必要な前記外形パラメータ以外の前記線条構造物の物理特性である非外形パラメータを、前記外形パラメータに基づき計算する非外形パラメータ計算手段、および、
前記拘束条件、前記外形パラメータ及び前記非外形パラメータを前記有限要素法に適用して、物理的に釣り合った状態である予測形状を計算する予測形状計算手段
として機能させることを特徴とする線条構造物の配線設計支援プログラム。 The target line structure is regarded as an elastic body in which a plurality of beam elements that maintain linearity are combined, and the shape of the line structure is predicted by using a finite element method. To support the optimal wiring design of the structure, the computer
A drawing means for drawing a linear structure of an arbitrary shape according to a manual operation;
Outline parameter extraction means for extracting an outline parameter, which is a physical characteristic that directly determines the outline of the filament structure, from the drawn filament structure,
Constraint condition extracting means for extracting the constraint condition of the filament structure from the drawn filament structure,
Non-outer shape parameter calculating means for calculating a non-outer shape parameter that is a physical characteristic of the linear structure other than the outer shape parameter necessary for calculation of shape prediction by the finite element method based on the outer shape parameter; and
A linear structure characterized in that the constraint condition, the outer shape parameter, and the non-outer shape parameter are applied to the finite element method to function as a predicted shape calculation unit that calculates a predicted shape in a physically balanced state. Wiring design support program for objects.
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