(57)【要約】【課題】１本の線要素部材、または、複数の線要素部材を束ねた構成のひも状製品の特性を解析するために使用し、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を高精度に生成するとともに短時間に容易に生成することが可能な解析初期形状空間配置方法及びその方法を実現させる処理を実行するプログラムを提供する。【解決手段】線要素モデル１ｋの区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を、ケーブル５２に基づいた確率分布が与えられた複数の配置予測座標点に中から、乱数または数列を利用して決定することにより、実製品に相当する偏差を保有した解析モデルの初期形状を生成することができる。【選択図】図２
2010238116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の線要素部材、または、複数の前記線要素部材を束ねた構成のひも状製品の解析モデルの初期形状を生成する解析初期形状空間配置方法であって、
（ａ）前記線要素部材を包括する線要素空間毎に区分長を設定する工程と、
（ｂ）全ての前記線要素空間において、前記線要素部材の線要素モデルの一端である開始点の離散化した位置を決定する工程と、
（ｃ）全ての前記線要素空間において、前記線要素モデルの一端から他端までの間の全ての前記区間長毎の区間到達点の離散化した前記位置を一端から順番に決定するとともに、隣接する前記区間到達点の前記位置を順次接続して、前記ひも状製品の解析モデルの前記初期形状を生成する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）において、
前記線要素モデルの前記開始点の前記位置は、前記ひも状製品に基づいた確率分布が与えられた複数の配置予測座標点の中から乱数または数列を利用して決定し、
前記工程（ｃ）において、
前記位置が決定した複数の前記区間到達点を接続した線分を配置決定線分とし、
前記位置の決定対象となる前記区間到達点を対象区間到達点としたとき、
前記線要素モデルの前記対象区間到達点の前記位置は、前記ひも状製品に基づいた確率分布が与えられた前記区間到達点毎の複数の配置予測座標点の中から乱数または数列を利用して決定するとともに前記配置決定線分を生成することを特徴とする解析初期形状空間配置方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）は、
全ての前記線要素モデルの前記配置決定線分の長さが概ね同じになるように、全ての前記線要素モデルの全ての前記区間到達点の前記位置を、前記線要素モデルの一端側の前記区間到達点から順番に決定するとともに、隣接する前記区間到達点の前記位置または前記開始点の前記位置を順次接続することを特徴とする請求項１に記載の解析初期形状空間配置方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）は、
（ｃ１）全ての前記線要素モデルの中の１つの対象線要素モデルにおいて、前記対象線要素モデルの全ての前記区間到達点の前記位置を、当該対象線要素モデルの一端側の前記区間到達点から順番に決定するとともに、隣接する前記区間到達点の前記位置を順次接続する工程を有し、
全ての前記線要素モデルを順番に前記対象線要素モデルとして、前記工程（ｃ１）を実行し、全ての前記線要素モデルの全ての前記区間到達点の前記位置を、前記線要素モデルの一端側の前記区間到達点から順番に決定することともに、隣接する前記区間到達点の前記位置または前記開始点の前記位置を順次接続することを特徴とする請求項１に記載の解析初期形状空間配置方法。
【請求項４】
前記ひも状製品が複数の前記線要素部材を束ねた構成である場合において、
決定対象となる前記対象線要素モデルの前記対象区間到達点の前記位置は、近接する所定の範囲内の障害物の有無を検知し、再計算により、、当該対象線要素モデル以外の前記線要素モデルとの干渉がない位置に補正することを特徴とする請求項２または３に記載の解析初期形状空間配置方法。
【請求項５】
隣接する前記区間到達点の前記位置または前記開始点の前記位置の接続は、スプライン関数、または、接続部近傍の微分値が連続するように調整した多項式を利用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の解析初期形状空間配置方法。
【請求項６】
１本の線要素部材、または、複数の前記線要素部材を束ねた構成のひも状製品の解析モデルの初期形状を生成する処理を、コンピュータに実行させるプログラムであって、
請求項１乃至５のいずれか1項に記載の解析初期形状空間配置方法の各工程を実現させる処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析初期形状空間配置方法及びプログラムに関する。特に、ひも状製品の解析モデルの初期形状を生成する解析初期形状空間配置方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、工業製品は、寸法、形状にばらつきを持っていることはよく知られている。しかし、寸法、形状のような比較的低コストで測定可能な数値から、必要な製品特性（熱、振動、寿命等の製品の性能）を導き出すことは困難であった。例えば、製品の寿命を予測する場合、実製品の寿命を直接測定する方法もあるが、製品に対する加速試験等の測定手段を講じた場合であっても、一般にコストがかかってしまい、必要十分な数の製品に対して、寿命測定を実施することは困難であった。
【０００３】
また、複数の部品（部材）によって構成される製品では、強度ですら正確に算出ことが不可能な場合があった。実際、ほとんどの製品の特性に対して、製品を構成する複数の部品（部材）のそれぞれの形状や配置のずれが、どの程度の影響を及ぼすかは自明ではなかった。そこで、製品特性を予想するために、様々な方法が提案されている。
【０００４】
従来からの方法として、厳密な計算値で形状データ等が入力されたモデルを利用して、コンピュータシミュレーションを実施し、製品特性を実行する方法がある。例えば、特許文献１では、複雑な形状の解析被対象物についても、数値解析に要する座標や解析格子データを容易に生成することができる解析格子データ生成装置が提案されている。
【０００５】
また、少しずつ形状が異なる実製品のＸ線ＣＴ画像等を多数用意して、この画像を再構成して複数のずれを含んだ解析モデルを生成する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４１１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｘ線ＣＴ画像等を多数用意して、この画像を再構成して複数のずれを含んだ計算モデルを生成する場合、解析モデルとして使用できるデータを得ようとすると測定のために多大な時間と手間を要し、解析のメリットである時間短縮の効果がそがれるという問題点があった。
【０００８】
また、厳密な計算値で形状データ等が入力されたモデルを利用した場合、正確に製品が製造されたと仮定した場合の製品特性の予測結果しか得ることができない。
【０００９】
また、複雑な形状を有する製品を少しずつランダムに変形させた、即ち、ばらつきを持たせたモデルを自動的に構築することは、コンピュータにとっては非常に困難なことでもあった。
【００１０】
例えば、製品のばらつきを調査しようとして、人為的に製品の寸法を変更したモデルで再計算して、所望の特性情報を得ようとする場合、素線、撚り線、被覆線、電線等の線要素部材が複数本束ねられたケーブル、ロープ等のひも状製品のような、複数の構成要素がランダムに少しずつ位置や寸法のずれを有する製品では、人為的にずれを与えようにも、入力作業に時間がかかりすぎてしまう場合や、統計処理が可能な多くのバリエーションのずれを与えることが不可能な場合もあった。
【００１１】
また、コンピュータで自動的に製品の寸法を変更したモデルで生成して、所望の特性情報を得ようとする場合、寸法の変位をどのように与えるかを決めることは非常に難しく、例えば、ひも状製品の形状モデルを生成する際に、変位の与え方によって極端に曲がりくねった形状になってしまい、実製品に比べて明らかに不自然な形状モデルを生成してしまうという問題もあった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、１本の線要素部材、または、複数の線要素部材を束ねた構成のひも状製品の特性を解析するために使用し、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を高精度に生成するとともに短時間に容易に生成することが可能な解析初期形状空間配置方法及びその方法を実現させる処理を実行するプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。
本発明の第１の態様にかかる解析初期形状空間配置方法は、（ａ）前記線要素部材を包括する線要素空間毎に区分長を設定する工程と、（ｂ）全ての前記線要素空間において、前記線要素部材の線要素モデルの一端である開始点の離散化した位置を決定する工程と、（ｃ）全ての前記線要素空間において、前記線要素モデルの一端から他端までの間の全ての前記区間長毎の区間到達点の離散化した前記位置を一端から順番に決定するとともに、隣接する前記区間到達点の前記位置を順次接続して、前記ひも状製品の解析モデルの前記初期形状を生成する工程と、を備え、前記工程（ｂ）において、前記線要素モデルの前記開始点の前記位置は、前記ひも状製品に基づいた確率分布が与えられた複数の配置予測座標点の中から乱数または数列を利用して決定し、前記工程（ｃ）において、前記位置が決定した複数の前記区間到達点を接続した線分を配置決定線分とし、前記位置の決定対象となる前記区間到達点を対象区間到達点としたとき、前記線要素モデルの前記対象区間到達点の前記位置は、前記ひも状製品に基づいた確率分布が与えられた前記区間到達点毎の複数の配置予測座標点の中から乱数または数列を利用して決定するとともに前記配置決定線分を生成することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、Ｘ線ＣＴ画像等を多数用意して、この画像を再構成して複数のずれを含んだ計算モデルを生成する場合のように、測定作業に多大な時間や手間をかけることなく、また、設計データ等の厳密な形状データの入力作業をすることなく、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を高精度に生成するとともに短時間に容易に生成することができる。
【００１５】
また、生成した解析モデルの初期形状を使用して、ひも状製品の特性を解析することにより、実際にひも状製品を製造することなく、ひも状製品の特性を高精度に短時間で容易に解析することができる。従って、製品の製造期間を短縮するとともに製造コストを削減することができる。
【００１６】
ここで、ひも状製品とは、素線、撚り線、被覆線、電線等の線要素部材が１本で構成されるひも状の製品や、ロープ、ケーブル等のように複数の線要素部材を束ねた構成のひも状の製品のことである。
【００１７】
また、生成されたひも状製品の解析モデルの初期形状において、線要素部材に対応する形状を線要素モデルと呼ぶ。
【００１８】
また、数列とは、増加や減少を単純に繰り返すような数列ではなく、一見不規則に見えるような数列のことである。
【００１９】
また、所定の確率分布は、ひも状製品の実測値、理論値等により設定される分布である。
【００２０】
本発明の第２の態様にかかる解析初期形状空間配置方法は、上記の本発明の第１の態様にかかる解析初期形状空間配置方法において、前記工程（ｃ）が、全ての前記線要素モデルの前記配置決定線分の長さが概ね同じになるように、全ての前記線要素モデルの全ての前記区間到達点の前記位置を、前記線要素モデルの一端側の前記区間到達点から順番に決定するとともに、隣接する前記区間到達点の前記位置または前記開始点の前記位置を順次接続することを特徴とする。
【００２１】
本発明により、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を、高精度に生成するとともに短時間に容易に生成することができる。
【００２２】
本発明の第３の態様にかかる解析初期形状空間配置方法は、上記の本発明の第１の態様にかかる解析初期形状空間配置方法において、前記工程（ｃ）が、（ｃ１）全ての前記線要素モデルの中の１つの対象線要素モデルにおいて、前記対象線要素モデルの全ての前記区間到達点の前記位置を、当該対象線要素モデルの一端側の前記区間到達点から順番に決定するとともに、隣接する前記区間到達点の前記位置を順次接続する工程を有し、全ての前記線要素モデルを順番に前記対象線要素モデルとして、前記工程（ｃ１）を実行し、全ての前記線要素モデルの全ての前記区間到達点の前記位置を、前記線要素モデルの一端側の前記区間到達点から順番に決定することともに、隣接する前記区間到達点の前記位置または前記開始点の前記位置を順次接続することを特徴とする。
【００２３】
本発明により、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を、高精度に生成するとともに短時間に容易に生成することができる。
【００２４】
本発明の第４の態様にかかる解析初期形状空間配置方法は、上記の本発明の第２または第３の態様にかかる解析初期形状空間配置方法において、前記ひも状製品が複数の前記線要素部材を束ねた構成である場合に、決定対象となる前記対象線要素モデルの前記対象区間到達点の前記位置は、近接する所定の範囲内の障害物の有無を検知し、再計算により、、当該対象線要素モデル以外の前記線要素モデルとの干渉がない位置に補正することを特徴とする。
【００２５】
本発明により、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を生成することができる。
【００２６】
本発明の第５の態様にかかる解析初期形状空間配置方法は、上記の本発明の第１乃至第４のいずれか１つの態様にかかる解析初期形状空間配置方法において、隣接する前記区間到達点の前記位置または前記開始点の前記位置の接続は、スプライン関数、または、接続部近傍の微分値が連続するように調整した多項式を利用することを特徴とする。
【００２７】
本発明により、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を生成することができる。
【００２８】
本発明の第１の態様にかかるプログラムは、１本の線要素部材、または、複数の前記線要素部材を束ねた構成のひも状製品の解析モデルの初期形状を生成する処理を、コンピュータに実行させるプログラムであって、上記の本発明の第１乃至第５のいずれか１つの態様にかかる解析初期形状空間配置方法の各工程を実現させる処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２９】
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムによって、コンピュータが処理を実行すると、上記の本発明の第１乃至第５のいずれか１つの態様にかかる解析初期形状空間配置方法と同等の効果が得られる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、Ｘ線ＣＴ画像等を多数用意して、この画像を再構成して複数のずれを含んだ計算モデルを生成する場合のように、測定作業に多大な時間や手間をかけることなく、また、設計データ等の厳密な形状データの入力作業をすることなく、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を高精度に生成するとともに短時間に容易に生成することができる。
【００３１】
また、生成した解析モデルの初期形状を使用して、ひも状製品の特性を解析することにより、実際にひも状製品を製造することなく、ひも状製品の特性を高精度に短時間で容易に解析することができる。従って、製品の製造期間を短縮するとともに製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ケーブルの模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる解析初期形状空間配置方法をコンピュータに実行させるための生成処理手順を示すフローチャート図の一例である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）  解析初期形状空間配置方法を説明するための図である。
【図４】線要素モデルの配置線分を生成する、第１の処理方法を説明するための図である。
【図５】第１の処理方法による線要素モデルの配置線分の生成処理（ステップＳ１０３）についての処理手順を示すフローチャート図の一例である。
【図６】線要素モデルの配置線分を生成する、第２の処理方法を説明するための図である。
【図７】第２の処理方法による線要素モデルの配置線分の生成処理（ステップＳ１０３）についての処理手順を示すフローチャート図の一例である。
【図８】実施例１において生成したひも状製品の解析モデルの初期形状である。
【図９】確率論的に決定した実施例１のひも状製品の解析モデルの初期形状の一端部の断面配置を示す図である。
【図１０】実施例１のひも状製品の解析モデルの初期形状の任意に取り出した中間部の断面配置例を示す図である。
【図１１】実施例１のひも状製品の曲率の分布を統計的に分析した結果である。
【図１２】確率論的に決定した実施例２のひも状製品の解析モデルの初期形状の一端部の断面配置を示す図である。
【図１３】実施例２のひも状製品の解析モデルの初期形状の任意に取り出した中間部の断面配置例を示す図である。
【図１４】実施例２のひも状製品の曲率の分布を統計的に分析した結果である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なもので置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００３４】
本発明の一実施形態にかかる解析初期形状空間配置方法は、ひも状製品の製品特性をコンピュータ上で解析するときに使用される、ひも状製品の解析モデルの初期形状を生成するための方法である。
【００３５】
ひも状製品とは、例えば、図１に示すような、線要素部材である電線５１が複数本（Ｌ本）束ねられた構成の１本のケーブル５２のことである。また、線要素部材とは、解析モデルにおいて、一本の線要素とみなして解析できる最小単位の部材のことである。以下、図１に示すケーブル５２をひも状製品の例に挙げ、電線５１を線要素部材の例に挙げて、本発明の解析初期形状空間配置方法を説明する。また、本発明の一実施形態にかかる解析初期形状空間配置方法によって生成された解析モデルの初期形状において、電線５１に対応する形状を線要素モデルと呼ぶ。
【００３６】
図２は、本発明の一実施形態にかかる解析初期形状空間配置方法をコンピュータに実行させるための生成処理手順を示すフローチャート図の一例である。図３（ａ）は、解析初期形状空間配置方法を説明するための解析空間の模式図であり、図３（ｂ）は、解析初期形状空間配置方法を説明するための線要素モデルの模式図である。ここでは、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら、図２に示す処理手順を説明する。
【００３７】
本発明の一実施形態にかかる解析初期形状空間配置方法は、図３（ａ）に示すように、各線要素モデル１ｋの複数の区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｊ＝１〜Ｎｋ）の位置を決定するとともに決定した複数の区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を接続することによって生成した各線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋ（破線）に基づいて、ケーブル５２の解析モデルの初期形状を生成する方法である。
【００３８】
図２に示すように、ケーブル５２の解析モデルの初期形状を生成する処理は、まず、ケーブル５２を構成する電線５１ｋを包含する線要素空間３ｋにおいて、線要素空間３ｋ毎に、区間長Ｌｋを設定する（Ｓ１０１）。
【００３９】
即ち、図３（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態にかかる解析初期形状空間配置方法によって生成された線要素モデル１ｋは、線要素空間３ｋにおいて、隣り合う区間到達点Ｐｋ，ｊと区間到達点Ｐｋ，ｊ＋１の線分長が区間長Ｌｋとなる複数の区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｊ＝１〜Ｎｋ）が接続された状態の線要素モデルとなる。
【００４０】
ここで、線要素モデル１ｋ毎の区間長Ｌｋの設定は、例えば、全て、線要素モデル１ｋの区間長Ｌｋを同一の値として設定しても良いし、線要素モデル１ｋ毎のアスペクト比が一定となるような値を、線要素モデル１ｋ毎の区間長Ｌｋとして設定しても良い。
【００４１】
次に、全ての線要素モデル１ｋにおいて、線要素モデル１ｋの一端である開始点２１ｋ（Ｐｋ，１）の位置を決定する（Ｓ１０２）。尚、線要素モデル１ｋの開始点２１ｋ（Ｐｋ，１）の位置は、人為的に決定したり、あるいは、ケーブル５２に基づいた確率分布が与えられた複数の配置予測座標点の中から乱数または数列を利用して自動的に決定したりする。
【００４２】
次に、全ての線要素モデル１ｋにおいて、線要素モデル１ｋ毎の全ての区間到達点Ｐｋ，ｊの離散化した位置を決定するとともに、線要素モデル１ｋ毎に端部２１ｋから端部２２ｋまでの間の全ての区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を順番に接続して全ての線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋを生成し、ケーブル５２の解析モデルの初期形状を生成する（Ｓ１０３）。
【００４３】
線要素モデル１ｋの区間到達点Ｐｋ，ｊの位置は、ケーブル５２に基づいた確率分布が与えられた複数の配置予測座標点の中から、乱数または数列を利用して決定する。また、離散化した位置とは、空間を最も基本となる有限要素で分割したときの格子点を座標点とし、位置をその座標点で表すことである。
【００４４】
また、上記の確率分布は、既に決定している線要素モデル１ｋの区間到達点Ｐｋ，ｊ−１の位置を通る、ケーブル５２の実製品の平均経路上もしくはケーブル５２の設計上の中心線、重心線に沿った線上の、区間到達点Ｐｋ，ｊ−１の位置から区間長Ｌｋだけ離れた配置予測座標点Ａまたはその近傍での確率を最も大きい値とし、この配置予測座標点Ａからのずれ量が大きい配置予測座標点ほど、確率が低くなるような分布である。
【００４５】
従って、予め、ケーブル５２の実製品の形状、あるいは、ケーブル５２の設計上の形状から、曲率等のばらつき程度を算出し、算出したばらつき程度を考慮した確率分布を設定しておく必要がある。
【００４６】
また、決定対象となる対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）の区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ）の位置を決めるとき、近接する所定の範囲内の障害物の有無を検知し、再計算により、対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）以外の線要素モデル１ｋ（ｋ≠ｃ）との干渉（または重なり）がない位置に補正し、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）の通過位置Ｐｋ，ｊが、互いに、干渉（または重なり）がない位置となるようにする。
【００４７】
尚、上記の対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）の区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ）の補正は、複数個（Ｍ個）前の区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ，ｊ＝ｊ−Ｍ，Ｍ＞０）の位置の決定から段階的に位置を調整しながら、決定することが望ましい。
【００４８】
また、隣り合う区間到達点Ｐｋ，ｊ−１の位置と区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を接続する処理は、ケーブル５２の特性解析を実行するのに必要最低限な滑らかさで接続する。例えば、あらかじめ決定した区間到達点Ｐｋ，ｊ−１の仮の位置と区間到達点Ｐｋ，ｊの仮の位置を使用して、スプライン関数や区間到達点Ｐｋ，ｊ−１の近傍の微分値が連続するように調整した多項式を利用してカーブフィッティングを行い、その後、新たに離散化することにより、解析モデルの初期形状を生成するための区間到達点Ｐｋ，ｊの正規の位置を決定し、カーブでつなぐ方法がある。この方カーブでつなぐ方法により、解析モデルの初期形状を高精度に生成することができる。
【００４９】
次に、図２の生成処理における全ての線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋを生成する処理（ステップＳ１０３）の詳細な手順について説明する。各線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋを生成する処理方法として２つの方法がある。
（第１の処理方法）
図４は、第１の処理方法を説明するための図である。また、図５は、第１の処理方法による、全ての線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋを生成処理（ステップＳ１０３）についての処理手順を示すフローチャート図の一例である。尚、全ての線要素モデル１ｋの区間長Ｌｋが同じ値である場合を例に挙げて説明する。
【００５０】
第１の処理方法は、線要素モデル１ｋ毎の配置決定線分Ｈｋの長さが概ね同じくなるように、全ての線要素モデル１ｋを、線要素モデル１ｋ毎の一端２１ｋから他端２２ｋまで間の区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を順番に決定しながら、隣り合う区間到達点Ｐｋ，ｊの位置と区間到達点Ｐｋ，ｊ＋１の位置とを接続する方法である。
【００５１】
図４において、（状態Ａ）は、全ての線要素モデル１ｋの区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を決定するとともに配置決定線分Ｈｋを生成した状態を示し、（状態Ｂ）は、全ての線要素モデル１ｋの区間到達点Ｐｋ，ｊ＋１の位置を決定するとともに配置決定線分Ｈｋを生成した状態を示す。ここで、配置決定線分Ｈｋとは、全ての区間到達点Ｐｋ，ｊの中で、位置が決定した区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を接続した線分のことである。
【００５２】
また、図４において、線要素モデル１ｋ（線要素モデル１ｋ＋１）の「●」は、位置が決定した区間到達点Ｐｋ，ｊ（区間到達点Ｐｋ＋１，ｊ）であり、線要素モデル１ｋ（線要素モデル１ｋ＋１）の「×」は、位置が未決定の区間到達点Ｐｋ，ｊ＋１（区間到達点Ｐｋ＋１，ｊ＋１）である。従って、各線要素モデル１ｋの配置決定線分Ｈｋは、線要素モデル１ｋの「●」を接続した線分（実線）である。尚、線要素モデル１ｋの配置決定線分Ｈｋの長さと線要素モデル１ｋ＋１の配置決定線分Ｈｋ＋１の長さは概ね同じである。また、破線は、線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋである。
【００５３】
上述したように、第１の処理方法は、（状態Ａ）の後に、（状態Ｂ）となるように、線要素モデル１ｋ毎の配置決定線分Ｈｋの長さが概ね同じくなるように、全ての線要素モデル１ｋを、線要素モデル１ｋ毎の一端２１ｋから他端２２ｋまで間の区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を順番に決定しながら、隣り合う区間到達点Ｐｋ，ｊの位置と区間到達点Ｐｋ，ｊ＋１の位置とを接続する方法である。
【００５４】
第１の処理方法の処理手順は、図５に示すように、まず、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）において、区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝１〜Ｌ，ｊ＝２〜Ｎｋ）の位置の決定対象となる区間の符号ｊを順番に指定する（Ｓ２０１）。尚、図２に示すステップＳ１０２において、全ての線要素モデル１ｋの一端２１ｋ（開始点Ｐｋ，１）は決定しているため、符合ｊは、２からＮｋまでを順番に指定する。
【００５５】
次に、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）の中から区間到達点Ｐｋ，ｊを決定する対象となる対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）を指定する（Ｓ２０２，Ｓ２０３）。ここでは、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）を、符号ｋの順番に対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）として指定する。
【００５６】
次に、対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）において、決定対象となる対象区間到達点Ｐｋ，ｊが存在する場合（Ｓ２０４；Ｙｅｓ）に、対象区間到達点Ｐｋ，ｊの位置を決定するとともに、配置決定線分Ｈｋ（ｋ＝ｃ）を生成する（Ｓ２０５）。
【００５７】
上述のステップＳ２０２乃至ステップＳ２０５の処理を、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）を対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）として符号ｋの順番に実行（Ｓ２０６）する。
【００５８】
更に、上述のステップＳ２０１乃至ステップＳ２０６の処理を、区間の符号ｊの順番に実行し（Ｓ２０７）、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）において、全ての区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝１〜Ｌ，ｊ＝２〜Ｎｋ）の位置及び配置線分Ｓｋ（ｋ＝１〜Ｌ）の生成処理を終了する。
（第２の処理方法）
図６は、第２の処理方法を説明するための図である。また、図７は、第２の処理方法による、各線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋを生成処理（ステップＳ１０３）についての処理手順を示すフローチャート図の一例である。尚、全ての線要素モデル１ｋの区間長Ｌｋが同じ値である場合を例に挙げて説明する。
【００５９】
第２の処理方法は、線要素モデル１ｋ毎に、線要素モデル１ｋの一端２１ｋから他端２２ｋまでの全ての区間到達点Ｐｋ，ｊを、区間の符号ｊの順番に決定しながら、隣り合う区間到達点Ｐｋ，ｊの位置と区間到達点Ｐｋ，ｊ＋１の位置とを接続する方法である。
【００６０】
図６において、（状態Ａ）は、線要素モデル１ｋ（ｋ＝１）の配置線分Ｓｋ（ｋ＝１）が生成された状態を示し、（状態Ｂ）は、線要素モデル１ｋ（ｋ＝２）の配置線分Ｓｋ（ｋ＝２）が生成された状態を示し、（状態Ｃ）は、全ての線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋが生成された状態を示す。
【００６１】
尚、実線は、生成された線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋを示し、破線は、生成されていない線要素モデル１ｋの配置線分Ｓｋを示す。また、各線要素モデル１ｋの「●」は、位置が決定した区間到達点Ｐｋ，ｊである。
【００６２】
上述したように、第２の処理方法は、（状態Ａ）の後に、（状態Ｂ）となり、最後に（状態Ｃ）となるように、線要素モデル１ｋ毎に、線要素モデル１ｋの一端２１ｋから他端２２ｋまでの全ての区間到達点Ｐｋ，ｊを、区間の符号ｊの順番に決定しながら、隣り合う区間到達点Ｐｋ，ｊの位置と区間到達点Ｐｋ，ｊ＋１の位置とを接続する方法である。
【００６３】
第２の処理方法の処理手順は、図７に示すように、まず、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）の中から区間到達点Ｐｋ，ｊを決定する対象となる対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）を指定する（Ｓ３０１，Ｓ３０２）。ここでは、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）を、符号ｋの順番に対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）として指定する。
【００６４】
次に、対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）において、決定対象となる対象区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ、ｊ＝ｂ）を指定する（Ｓ３０３，Ｓ３０４）。尚、図２に示すステップＳ１０２において、全ての線要素モデル１ｋの一端２１ｋ（開始点Ｐｋ，１）は決定しているため、ここでは区間の符号ｊ（ｊ＝２〜Ｎｋ）の順番に、対象区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ、ｊ＝ｂ）を指定する。
【００６５】
次に、対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）の対象区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ，ｊ＝ｂ）の位置を決定するとともに、配置決定線分Ｈｋ（ｋ＝ｃ）を生成する（Ｓ３０５）。ここで、配置決定線分Ｈｋ（ｋ＝ｃ）とは、決定した区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ）の位置を接続した線分のことである。
【００６６】
上述のステップＳ３０３乃至ステップＳ３０５の処理を、対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）において、全ての区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ，ｊ＝２〜Ｎｋ）を対象区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ，ｊ＝ｂ）として、符号ｊの順番に実行し（Ｓ３０６）、対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）において、全ての区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝ｃ，ｊ＝２〜Ｎｋ）の位置及び配置線分Ｓｋ（ｋ＝ｃ）を生成する。
【００６７】
更に、上述のステップＳ３０１乃至ステップＳ３０６の処理を、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）を対象線要素モデル１ｋ（ｋ＝ｃ）として、符号ｋの順番に実行し（Ｓ３０７）、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）において、全ての区間到達点Ｐｋ，ｊ（ｋ＝１〜Ｌ，ｊ＝２〜Ｎｋ）の位置及び配置線分Ｓｋ（ｋ＝１〜Ｌ）の生成処理を終了する。
【００６８】
上述した本発明の一実施形態にかかる解析初期形状空間配置方法をコンピュータに実行させることにより、Ｘ線ＣＴ画像等を多数用意して、この画像を再構成して複数のずれを含んだ計算モデルを生成する場合のように、測定作業に多大な時間や手間をかけることなく、また、設計データ等の厳密な形状データの入力作業をすることなく、統計処理を実行可能なばらつきを含んだひも状製品（ケーブル５２）に準ずる特性を持った解析モデルの初期形状を高精度に生成するとともに短時間に容易に生成することができる。
【００６９】
また、生成した解析モデルの初期形状を使用して、ひも状製品（ケーブル５２）の特性を解析することにより、実際にひも状製品（ケーブル５２）を製造することなく、ひも状製品（ケーブル５２）の特性を高精度に短時間で容易に解析することができる。従って、製品（ケーブル５２）の製造期間を短縮するとともに製造コストを削減することができる。
【００７０】
次に、本発明の好適ないくつかの実施例を説明する。
【００７１】
（実施例１）
直径０．２６ｍｍから０．３２ｍｍの素線７本から１９本で構成される撚り線にビニール系の被覆がなされた仕上げ外径約１．５ｍｍから３ｍｍの電線を線要素とし、線要素合計３２本束からなるひも状製品に対して、本発明の一実施形態にかかる解析モデル初期形状生成方法を適用し、この方法を実現する処理をコンピュータに実行させた。
【００７２】
図８は、生成されたひも状製品の解析モデルの初期形状である。また、図９は、確率論的に決定したひも状製品の解析モデルの初期形状の一端部の断面配置を示す。即ち、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）の開始点Ｐｋ，１を示す。図１０は、生成されたひも状製品の解析モデルの初期形状の任意に取り出した中間部の断面配置例を示す。
【００７３】
図１１は、ひも状製品を、長さ方向に適当に区間分割し、曲率の分布を統計的に分析した結果である。実線は実在する製品の結果であり、破線は本発明によるひも状製品の解析モデルの初期形状の結果である。図１１に示したように、実製品の形状の分布と本発明のよって生成された形状の分布とは、概ね一致する結果となった。更に、実製品の形状からそのまま解析モデルを生成し、寿命解析を行った場合と、本発明によって生成された形状を使用した解析モデルで寿命解析を行った場合の結果に有意な差がないことを確認した。
【００７４】
（実施例２）
直径０．０５ｍｍの素線１９本で構成される鋼線の撚り線を線要素とし、線要素合計１８本束からなるひも状製品に対して、本発明の一実施形態にかかる解析モデル初期形状生成方法を適用し、この方法を実現する処理をコンピュータに実行させた。
【００７５】
図１２は、確率論的に決定したひも状製品の解析モデルの初期形状の一端部の断面配置を示す。即ち、即ち、全ての線要素モデル１ｋ（ｋ＝１〜Ｌ）の開始点Ｐｋ，１を示す。図１３は、生成されたひも状製品の解析モデルの初期形状の任意に取り出した中間部の断面配置例を示す。
【００７６】
図１４は、ひも状製品を、長さ方向に適当に区間分割し、曲率の分布を統計的に分析した結果である。実線は実在する製品の結果であり、破線は本発明によるひも状製品の解析モデルの初期形状の結果である。図１４に示したように、実製品の形状の分布と本発明のよって生成された形状の分布とは、概ね一致する結果となった。更に、実製品の形状からそのまま解析モデルを生成し、寿命解析を行った場合と、本発明によって生成された形状を使用した解析モデルで寿命解析を行った場合の結果に有意な差がないことを確認した。
【符号の説明】
【００７７】
１ｋ  ：  線要素モデル
２  ：  解析空間
３ｋ  ：  線要素空間
２１ｋ  ：  線要素モデルの一端（開始点）
２２ｋ  ：  線要素モデルの他端
５１、５１ｋ  ：  電線
５２  ：  ケーブル
【図１】
2010238116.tif 000003
【図２】
2010238116.tif 000004
【図３】
2010238116.tif 000005
【図４】
2010238116.tif 000006
【図５】
2010238116.tif 000007
【図６】
2010238116.tif 000008
【図７】
2010238116.tif 000009
【図８】
2010238116.tif 000010
【図９】
2010238116.tif 000011
【図１０】
2010238116.tif 000012
【図１１】
2010238116.tif 000013
【図１２】
2010238116.tif 000014
【図１３】
2010238116.tif 000015
【図１４】
2010238116.tif 000016