(57)【要約】【課題】短期間でワイヤハーネスの耐久性を精度高く予測できるようにする。【解決手段】複数の電線３の撓み部位がグロメット２で覆われているワイヤハーネス１の耐久性予測方法である。複数の電線３のそれぞれについて、見かけの曲げ弾性率を適用した立体要素３１と、見かけの引張弾性率を適用した線要素３２とを含む電線モデル３０を構成する。これら複数の電線モデル３０を用いてワイヤハーネスモデル１０とグロメットモデル２０とを構成し、これらの動作を有限要素解析により解析する。複数の電線モデル３０のそれぞれに対し、解析の結果に基づいて曲率変化を算出し、最大の曲率変化値を求める。最大の曲率変化値に基づき、電線表面の最大の歪み振幅を求める。電線表面の歪み振幅と耐久回数との相関関係から、複数の電線３のそれぞれについて耐久回数を求める。最も耐久回数の少ないものを選択する。【選択図】    図２
2011253277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し撓められる複数の電線を有し、これら複数の電線の撓み部位が筒状のグロメットで覆われているワイヤハーネスの耐久性予測方法であって、
前記複数の電線のそれぞれについて、見かけの曲げ弾性率と、見かけの引張弾性率とを測定し、前記見かけの曲げ弾性率を適用した立体要素と、前記見かけの引張弾性率を適用した線要素とを含む電線モデルを構成する電線モデル構成工程と、
前記複数の電線モデルを用いて、前記ワイヤハーネスを有限要素モデル化し、ワイヤハーネスモデルを構成する第１モデリング工程と、
前記グロメットを有限要素モデル化し、グロメットモデルを構成する第２モデリング工程と、
前記ワイヤハーネスモデル及び前記グロメットモデルの動作を有限要素解析により解析するシミュレーション工程と、
前記複数の電線モデルのそれぞれに対し、前記解析の結果に基づいて曲率変化を算出し、最大の曲率変化値を求める曲率変化算出工程と、
前記最大の曲率変化値に基づき、電線表面の最大の歪み振幅を求める歪み振幅算出工程と、
電線表面の歪み振幅と耐久回数との相関関係から、前記複数の電線のそれぞれについて耐久回数を求める耐久性予測工程と、
を含むワイヤハーネスの耐久性予測方法。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤハーネスの耐久性予測方法において、
前記立体要素が、対象とされる前記電線と略同じ外径の円柱形状をした要素からなり、
前記線要素が、前記立体要素の中心を通り、前記立体要素を構成する複数の要素と節点を共有する線状の要素からなるワイヤハーネスの耐久性予測方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のワイヤハーネスの耐久性予測方法において、
前記電線モデル構成工程において、更に、前記複数の電線のそれぞれについて摩擦係数が測定され、前記電線モデルに前記摩擦係数が適用されているワイヤハーネスの耐久性予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドアやトランクリッドなど、可動部に使用されるワイヤハーネスの耐久性を有限要素法を用いたシミュレーションにより予測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のワイヤハーネスの耐久性については、ドア等を模した治具にワイヤハーネスの実物を取り付けて実際の使用状態を再現し、十分な耐久性を有すると判断される回数（例えば、損傷が発生した場合はその回数）まで繰り返し動作させる耐久性試験によって評価されている。
【０００３】
しかし、このような実物を用いた耐久性試験では、ワイヤハーネスの使用条件が変わるごとにハーネス（試作品）や治具を設計、作製しなければならないし、例えば、数日、あるいは数ヶ月を要するなど、試験自体も時間がかかるため、結果が得られるまでに多大な手間と期間を要するという問題があった。
【０００４】
そこで、有限要素法を用いてワイヤハーネスの屈曲動作をシミュレートし、その屈曲寿命を予測する技術が提案されている（特許文献１）。そこには、自動車のドアとボディとのヒンジ部分に架け渡されたグロメット内部のワイヤハーネスの屈曲寿命を予測する方法が開示されている。
【０００５】
ワイヤハーネスは、通常、線径や物性が異なる複数の電線で構成されているため、実物に合わせてモデリングを細かく行うと精度は高まるものの、条件設定や計算処理量が膨大になって時間や手間がかかる。そこで、その方法では、モデルを簡略化することによって計算処理負荷が低減できるように工夫している。
【０００６】
まず、ワイヤハーネスやグロメット、ドア等のそれぞれの初期形状が決定される（初期形状決定工程）。具体的には、ワイヤハーネスは太さを持たない１本の中心線からなる仮想モデルに代替され、グロメットは所定径の仮想パイプに代替される。その仮想パイプの両端部において拘束されないようにワイヤハーネスの仮想モデルの初期形状が決定される。
【０００７】
次に、ドア等の動作を仮想してワイヤハーネスやグロメットの伸屈変形を解析し、ワイヤハーネスの曲率変化を計算する（伸屈動作解析工程）。具体的には、ドアの開閉の各状態におけるワイヤハーネスの中心線の曲率変化が計算される。
【０００８】
計算した曲率変化に基づき、予測対象とするワイヤハーネスの歪み変化量が算出される（歪み変化量算出工程）。具体的には、曲げ弾性係数を平均化した仮想材料からなる１本の線部材としてワイヤハーネスが想定される。この仮想の線部材の屈曲を受ける領域内で最も大きく屈曲変化する位置で最も屈曲するいずれかの電線において、その最も屈曲した曲げ半径と、その最も伸長した曲げ半径と、これらの差が最も大きいいずれかの電線の半径と、に基づいて歪み変化量が算出される。
【０００９】
算出された歪み変化量が予め設定された寿命予測曲線と照合され、ワイヤハーネスの屈曲寿命が予測される（照合工程）。なお、寿命予測曲線は電線の歪み変化量と屈曲回数との相関関係を示すものであり、予測対象とされ得る各電線に対し、事前に試験を行うことによって取得される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３６４７７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の方法によれば、ワイヤハーネスを１本の中心線で代替するなど、シミュレーションに用いられる各モデルが大幅に簡略化されているため、モデルの作成や計算処理に要する負担が軽減され、短期間で屈曲寿命を予測することができる。
【００１２】
しかし、実際のワイヤハーネスは線径等が異なる複数の電線で構成され、その屈曲部位では各電線はばらばらの状態になっているのが一般的であり、各電線の屈曲変化は線径や配置等の影響を受けて様々な履歴をたどる。そのため、ワイヤハーネスを１本の中心線で代替等して、モデルを大幅に簡略化してしまうと、ワイヤハーネスによっては得られる予測値と実測値とが大きく乖離してしまい、ワイヤハーネスのオーバースペックや品質不良を招くなど、耐久性評価の信頼性が失われるおそれがある。
【００１３】
本発明の目的は、ワイヤハーネスの耐久性を短期間で精度高く予測できるようにして、実用的で信頼性のあるワイヤハーネスの耐久性予測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明では、モデルの簡略化方法を工夫し、処理負担を増大させることなくワイヤハーネスの個々の電線を精度高くモデル化できるようにした。
【００１５】
具体的には、本発明は、繰り返し撓められる複数の電線を有し、これら複数の電線の撓み部位が筒状のグロメットで覆われているワイヤハーネスの耐久性予測方法であって、前記複数の電線のそれぞれについて、見かけの曲げ弾性率と、見かけの引張弾性率とを測定し、前記見かけの曲げ弾性率を適用した立体要素と、前記見かけの引張弾性率を適用した線要素とを含む電線モデルを構成する電線モデル構成工程と、前記複数の電線モデルを用いて、前記ワイヤハーネスを有限要素モデル化し、ワイヤハーネスモデルを構成する第１モデリング工程と、前記グロメットを有限要素モデル化し、グロメットモデルを構成する第２モデリング工程と、前記ワイヤハーネスモデル及び前記グロメットモデルの動作を有限要素解析により解析するシミュレーション工程と、前記複数の電線モデルのそれぞれに対し、前記解析の結果に基づいて曲率変化を算出し、最大の曲率変化値を求める曲率変化算出工程と、前記最大の曲率変化値に基づき、電線表面の最大の歪み振幅を求める歪み振幅算出工程と、電線表面の歪み振幅と耐久回数との相関関係から、前記複数の電線のそれぞれについて耐久回数を求める耐久性予測工程と、を含むものである。
【００１６】
このような構成の耐久性予測方法であれば、ワイヤハーネスの複数の電線それぞれについて、曲げ変形に対する力学的挙動を再現できる立体要素と、伸縮変形に対する力学的挙動を再現できる線要素とを組み合わせて電線モデルが構成されているので、少ない要素数で電線の特性をうまく再現することが可能になる。従って、ワイヤハーネスの複数の電線それぞれの挙動をシミュレーションで精度高く再現できるので、短期間でワイヤハーネスの耐久性を精度高く予測できる。
【００１７】
より具体的には、前記立体要素が、対象とされる前記電線と略同じ外径の円柱形状をした要素からなり、前記線要素が、前記立体要素の中心を通り、前記立体要素を構成する複数の要素と節点を共有する線状の要素からなるようにしておけばよい。
【００１８】
そうすれば、電線の特性をうまく再現できるうえ、電線モデルを視覚的に理解し易くなり、条件の変更も容易な汎用性に優れた電線の有限要素モデルを構成することができる。
【００１９】
更に、前記電線モデル構成工程において、前記複数の電線のそれぞれについて摩擦係数を測定し、前記電線モデルに前記摩擦係数を適用するのが好ましい。
【００２０】
実際にワイヤハーネスが撓み変形する場合、電線は他の電線やグロメットと接触する。その際、電線の挙動は、接触時の摩擦抵抗によって制約を受ける。そこで、電線モデルに摩擦係数を適用し、接触に対する力学的挙動を再現できるようにすることで、より実物に忠実で、高精度な予測が可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
ワイヤハーネスの耐久性を短期間で精度高く予測できるようになるので、実用的で信頼性のあるワイヤハーネスの耐久性予測方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態におけるワイヤハーネスを表した概略斜視図である。
【図２】ワイヤハーネスの耐久性予測方法のフローチャートである。
【図３】電線モデルの概略斜視図である。
【図４】見かけの曲げ弾性率を説明するための図である。
【図５】見かけの引張弾性率を説明するための図である。
【図６】ワイヤハーネスモデルの概略斜視図である。
【図７】初期設定状態のグロメットモデル等を表した概略図である。
【図８】シミュレーションを説明するための概略図である。（ａ）〜（ｃ）は、シミュレーションの過程での主な状態を表している。
【図９】曲率変化の算出を説明するための図である。
【図１０】電線表面の歪み振幅と耐久回数との相関関係を表したグラフの一例である。
【図１１】従来のモデリング手法を用いて作成した電線モデルの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００２４】
＜ワイヤハーネス等＞
図１に、本実施形態におけるワイヤハーネス１の使用状態を示す。このワイヤハーネス１は自動車のボディ５１とフロントドア５２との間の可動部に設けられている。これらの間のワイヤハーネス１が露出している部分には、保護用のグロメット２が装着されている。
【００２５】
ワイヤハーネス１には、パワーウインドやサイドミラー等に接続される複数の電線３，３，…の束が備えられている。電線３は、いずれも一般的なものであり、可撓性のある電気伝導性に優れた金属線と、その周りを被覆する合成樹脂等の絶縁チューブとで構成されている。これら電線３，３，…には、通常、線径や物性の異なる電線が含まれている。
【００２６】
例えば、本実施形態で示すワイヤハーネス１の場合、３６本の自動車用極薄肉低圧電線（ＡＶＳＳ）が備えられ、線径等が異なる５種類の電線３が含まれている。具体的には、線径の小さい側から順に、ＡＶＳＳ０．３ｓｑが２１本、ＡＶＳＳ０．５ｓｑが２本、ＡＶＳＳ０．８５ｓｑが２本、ＡＶＳＳ１．２５ｓｑが２本、ＡＶＳＳＦ２ｓｑが９本用いられている。
【００２７】
グロメット２は、例えば、ゴム等の弾性に優れた素材で形成された細長い筒状の部材である。その長手方向の中間部には、撓み変形し易いように蛇腹状に形成された屈曲部２ａが設けられている。そして、この屈曲部２ａの各端部には環状に張り出すフランジ部２ｂが設けられている。
【００２８】
フロントドア５２の付け根部分と、ボディ５１のその近傍の部分とには、それぞれ貫通孔５３が形成されていて、これら貫通孔５３，５３に各フランジ部２ｂを嵌め込むことにより、グロメット２は自動車に装着されている。ワイヤハーネス１の各電線３は、ばらばらの状態でグロメット２に挿入されていて、図外のボディ５１側及びフロントドア５２側における所定の部位に、束ねた状態で自動車に固定されている。
【００２９】
グロメット２の屈曲部２ａはフロントドア５２の開閉に伴って屈曲変形する。それに伴い、屈曲部２ａで覆われている各電線３の部位（撓み部位）は、伸びた状態（第１状態）と、撓んだ状態（第２状態）とに繰り返し撓み変形させられる。そのため、このワイヤハーネス１の場合、撓み部位で損傷が発生し易いことから、製品設計を行う場合、撓み部位の屈曲に対する耐久性について的確な評価が求められる。
【００３０】
そのような耐久性の評価には、通常、現物を用いた耐久性試験が行われる。しかし、耐久性試験では結果が得られるまでに数ヶ月を要する等、手間や期間がかかり過ぎて利便性を欠く。それに対し、シミュレーションの技術を活用すれば、短期間での予測が可能になるため、利便性に優れる。ところが、シミュレーションによる予測の場合、条件設定が適切でないと予測精度が低下して耐久性評価の信頼性を失うおそれがある。
【００３１】
そこで、本発明者らは、短期間で高精度な予測ができるように、ワイヤハーネス１の特性に合わせてモデリングを工夫した。具体的には、ワイヤハーネス１を構成している個々の電線３を効率よくモデル化することで計算負荷を軽減しながら、電線それぞれの挙動をシミュレーションすることで予測精度を向上させた。以下、その耐久性予測方法について詳しく説明する。
【００３２】
＜耐久性予測方法＞
図２に、本実施形態における耐久性予測方法の主な工程を表したフローチャートを示す。同図に示すように、本方法には、電線モデル構成、第１モデリング、第２モデリング、シミュレーション、曲率変化算出、歪み振幅算出、耐久性予測からなる７つの工程が含まれている。
【００３３】
（電線モデル構成）
本工程では、ワイヤハーネス１を構成している全ての電線３について、有限要素法に基づいてモデル（電線モデル３０）を形成する。
【００３４】
図１１に示すように、仮に、従来のモデリング手法を用いて電線３をモデル化すると、電線３を構成している金属線や絶縁チューブのそれぞれを、適切に解析できる複数の要素に分割してモデリングする必要がある。同図中、１０１は金属線のモデル、１０２は絶縁チューブのモデルを表している。この場合、例えば、電線１ｍｍ長当たり９６５個の要素に分割することが必要になる。
【００３５】
これを全ての電線３について行うと、工数やデータの処理負担が膨大になるため、本方法では、簡略化しながらも各電線３の力学的挙動を効果的に再現できるハイブリッド有限要素モデル（電線モデル３０）を新たに創作した。
【００３６】
図３に、その電線モデル３０の一例を示す。同図に示すように、この電線モデル３０は、立体要素３１や線要素３２などの要素からなる有限要素モデルで構成されている。
【００３７】
立体要素３１は、電線３の金属線及び絶縁チューブを簡略化してモデル化したものである。立体要素３１は、電線３と略同じ外径の細長い略円柱形状をしていて、複数の部分立体要素３１ａ，３１ａ，…で構成されている。例えば、同図の電線モデル３０は、先に示した従来の電線モデルと比べて、長手方向の分割密度は同じであるが、横断面方向の分割密度を簡略化することによって総要素数が３０分の１以下に抑制されている。立体要素３１は、電線３の曲げ変形に対する力学的挙動を再現する機能を有し、見かけの曲げ弾性率が立体要素３１に適用されている。
【００３８】
図４に示すように、見かけの曲げ弾性率は、電線３それぞれについて片持ち梁式の曲げ試験を行い、測定される。具体的には、測定対象の電線３を所定の長さ（Ｌとする）に切断し、その一端を固定する。そして、他端に加える荷重（Ｆとする）と、その荷重によって他端が変位する変位量（Ｘとする）との関係を求め、式（Ｅbend・Ｉ＝Ｆ・Ｌ３／３・Ｘ）を用いて、曲げ剛性（Ｅbend・Ｉ）を算出する。
【００３９】
電線３を単一の素材からなる円柱形の物体とみなして、曲げ剛性をその断面２次モーメントＩ（Ｉ＝π・ｒ４／４；ｒは電線３の半径）で除し、見かけの曲げ弾性率（Ｅbend）を得る。
【００４０】
線要素３２は、立体要素３１の横断面中心を通って延びる線状の要素であり、立体要素３１の横断面中心に接する複数の部分立体要素３１ａ，３１ａ，…と節点Ｎ１を共有している。これら線要素３２の節点Ｎ１は、線要素３２の両端間に所定間隔で設けられている。線要素３２は、電線３の伸縮変形に対する力学的挙動を再現する機能を有し、見かけの引張弾性率が線要素３２に適用されている。
【００４１】
見かけの引張弾性率は、所定長さに調整した電線３を試料に用いて公知の引張試験機により引張試験を行い、電線３それぞれについて測定される。具体的には、絶縁チューブを剥がして試料の金属線を露出させた後、試料の金属線が露出した両端部分を引張試験機のチャックで挟んで引っ張り、その引張荷重と電線３の変位量との関係を求める。なお、絶縁チューブを剥がすのは、絶縁チューブの上から挟んで引っ張ると、絶縁チューブと金属線との間で滑りが生じて適切に測定できないおそれがあるからである。絶縁チューブの引張弾性率は金属線に比べて格段に小さいため、無視しても支障はない。
【００４２】
そして、電線３を単一の素材からなる円柱形の物体とみなして引張荷重を電線３の断面積（πｒ２；ｒは電線３の半径）で除し、見かけの応力を算出する。また、電線３の変位量を電線３の初期長さで除することにより、歪みを算出する。
【００４３】
図５に、こうして得られる見かけの応力と歪みとの関係を表したグラフを示す。このグラフでは、横軸を歪みとし、縦軸を見かけの応力として表してある。見かけの引張弾性率（Ｅtens）は、同図の傾きに相当する（Ｅtens＝ｂ／ａ）。このようなグラフ等を利用して見かけの引張弾性率を得る。
【００４４】
このように、連動するように互いに節点Ｎ１を共有する、曲げ変形に対する力学的挙動を再現する立体要素３１と、伸縮変形に対する力学的挙動を再現する線要素３２とからなるハイブリッド有限要素モデルを用い、各電線３のモデルを構成する。こうすることで、従来の有限要素モデルよりも大幅に少ない要素数でありながら、引張方向には硬くて曲げ方向には軟らかいという、電線３の特性をシミュレーションでうまく再現することが可能になる。
【００４５】
更に、この電線モデル３０には、摩擦係数を測定し、その摩擦係数を適用するのが好ましい。摩擦係数は、立体要素３１に関連付けて設定する。
【００４６】
実際にワイヤハーネス１が撓み変形する場合、その撓み部位では、電線３が他の電線３やグロメット２と接触する。その際、電線３の挙動は、接触時の摩擦抵抗によって制約を受ける。特に、グロメット２に複数の電線３，３，…がばらばらの状態で挿入されている場合に、予測の精度に影響が及び易い。そこで、接触に対する力学的挙動を再現できるように、電線モデル３０に摩擦係数を適用する。摩擦係数は、立体要素３１に直接的に関連付けて設定してもよいが、本実施形態では、立体要素３１に平面要素３３を付加し、その平面要素３３を用いて間接的に設定している。
【００４７】
平面要素３３は、立体要素３１の周面に面している複数の部分立体要素３１ａのそれぞれと節点Ｎ２を共有するように設けられる。平面要素３３は、剛性の無い要素とし、立体要素３１や線要素３２の挙動に対して影響が及ばないようにする。平面要素３３の設定に先立ち、各電線３及びグロメット２をそれぞれ組み合わせ、各組み合わせごとに静摩擦係数と動摩擦係数とを求めておく。そして、各電線３の平面要素３３の集合に対し、電線３ごとに例えば「w01_surf」や「w02_surf」などの名称を付し、これら集合の各組み合わせに関連付けて静摩擦係数及び動摩擦係数を設定する。
【００４８】
このように、各電線モデル３０やグロメット２に摩擦係数と関連付けされた平面要素３３を付加することで、解析時には、各電線モデル３０が他の電線モデル３０等と接触しているか否かを判定し、その接触に応じて適切な摩擦係数を設定することができるようになる。その結果、接触に対する各電線３の力学的挙動を再現させることができ、より実物に忠実で、高精度な予測が可能になる。
【００４９】
（第１モデリング）
本工程では、設定した複数の電線モデル３０，３０，…を用いて、ワイヤハーネス１を有限要素モデル化し、ワイヤハーネスモデル１０を構成する。
【００５０】
図６に示すように、具体的には、ワイヤハーネス１を構成している複数の電線３，３，…のそれぞれに合わせて形成した複数の電線モデル３０，３０，…の全てを組み合わせ、実物を模して各電線モデル３０を束状に配置する。なお、同図では、先に図示した電線モデル３０よりも更に分割数を減らして電線モデル３０を表している。
【００５１】
実物の各電線３はグロメット２にばらばらの状態で挿入され、その束ね方も任意であるため、各電線モデル３０の横断面方向の配置は一定ではない。従って、ワイヤハーネスモデル１０における各電線モデル３０の配置については、パターンを変えてシミュレーションを複数回実施し、予測の精度を向上させるのが好ましい。例えば、所定のプログラムにより、各電線モデル３０の配置を無作為抽出して、シミュレーションを自動的に所定回数実施させるなどすればよい。
【００５２】
（第２モデリング）
本工程では、グロメット２を有限要素モデル化し、グロメットモデル２０を構成する。グロメット２については、従来の手法を用いて有限要素モデルを構成しても処理負担はさほど大きくないため、本実施形態では従来法によりグロメットモデル２０を構成している（図７参照）。具体的には、グロメット２の３次元ＣＡＤモデルを汎用の有限要素解析用のプリプロセッサにインポートし、プリプロセッサに内蔵されている３次元メッシャーを用いて、複数の立体的要素で構成された有限要素モデルに変換する。
【００５３】
グロメットモデル２０の材料特性については、グロメット２に使用されている素材について引張試験を行い、これにより得られる応力と歪みの関係から得られる特性をプリプロセッサにインポートする。そして、プリプロセッサに内蔵されているデータフィッティング機能を用い、非線形超弾性（Mooney-Rivlin）材として算出される特性値をグロメットモデル２０に適用する。
【００５４】
電線モデル３０に平面要素３３を含ませる場合には、グロメットモデル２０にも平面要素３３を含ませておく。例えば、グロメット２の内周面に面する複数の立体的要素と節点Ｎを共通するように平面要素３３を設ける。設けられる平面要素３３の集合に対し、例えば「grom_surf」などの名称を付し、電線モデル３０の平面要素３３の集合との各組み合わせに関連付けて静摩擦係数及び動摩擦係数を設定する。
【００５５】
また、シミュレーションに先立って、フロントドア５２やボディ５１等の剛体モデル４０，４０を構成しておく。これら剛体モデル４０，４０は、グロメットモデル２０が取り付けられる部分（貫通孔５３及びその近傍）だけを再現できるものであればよい。
【００５６】
（シミュレーション）
本工程では、ワイヤハーネスモデル１０とグロメットモデル２０の動作を有限要素解析により解析する。
【００５７】
図７に示すように、まず、ワイヤハーネスモデル１０やグロメットモデル２０、フロントドア５２やボディ５１等の剛体モデル４０を同一の解析ファイルにインポートし、各モデルが所定の位置関係で配置されるように設定する（初期設定）。なお、本実施形態でシミュレーションに用いた解析システムのハードウエア及びソフトウエアのスペックは次の通りである。
（ハードウエア）
・６４ｂｉｔワークステーション[ＣＰＵ：Intel Xeon（登録商標）3.16GHz×2、ＲＡＭ：32GB、ＯＳ：Windows XP Professional 64bit（登録商標）]
（ソフトウエア）
・陽解法有限要素解析ソルバー'Dytran'
図８の（ａ）に、この段階におけるワイヤハーネスモデル１０等を示す。便宜上、図中のワイヤハーネスモデル１０は、２本の電線モデル３０で表してある。この段階では、ワイヤハーネスモデル１０やグロメットモデル２０には外力が作用していないため、各電線モデル３０には曲げや伸縮の力学的挙動は生じていない。
【００５８】
図８の（ｂ）に示すように、次に、フロントドア５２が閉じられている状態を再現して、シミュレーションを実行するために必要な条件を解析システムのプログラムに従って解析ファイルに入力する。具体的には、まず、初期設定の状態にあるワイヤハーネスモデル１０等に対し、実物のワイヤハーネス１及びグロメット２が固定されるのと同様に、ワイヤハーネスモデル１０及びグロメットモデル２０の所定部位が解析的に固定された状態に設定する。
【００５９】
これにより、剛体モデル４０を相対的に変位させ、フロントドア５２が閉じている時のワイヤハーネス１等の状態を再現することができる。このとき、各電線モデル３０は、グロメットモデル２０や他の電線モデル３０と接触し、曲げ等の力学的挙動が生じた状態となっている。このときの各電線モデル３０の撓み部位は第１状態にある。
【００６０】
そして、図８の（ｃ）に示すように、フロントドア５２が開けられている状態を再現する各種条件を設定する。これにより、剛体モデル４０やグロメットモデル２０を相対的に変位させ、フロントドア５２が開いている時のワイヤハーネス１等の状態を再現することができる。このときの各電線モデル３０の撓み部位は第２状態にある。
【００６１】
そうして、同図に示すように、（ｂ）から（ｃ）の状態に変位させてフロントドア５２が開いていく過程の動作をシミュレーションし、その過程での各電線モデル３０の挙動を解析する。続いて、（ｃ）から（ｂ）の状態に変位させてフロントドア５２が閉じていく過程の動作をシミュレーションし、その過程での各電線モデル３０の挙動を解析する。この開閉動作のシミュレーションを繰り返し、それぞれ各電線モデル３０の挙動を解析する。
【００６２】
開閉動作のシミュレーションを繰り返すと、各電線モデル３０やグロメットモデル２０の力学的特性や配置に応じて各電線モデル３０の挙動が安定化する。例えば、開閉動作のシミュレーションを２〜３回繰り返すことで、各電線モデル３０は、ほぼ同じ挙動を示すようになる。各電線モデル３０の挙動が安定化した時点でシミュレーションを終了し、その解析結果を用いて次の曲率変化算出処理を行う。
【００６３】
（曲率変化算出）
本工程では、複数の電線モデル３０のそれぞれに対し、解析結果に基づいて曲率変化を算出し、最大の曲率変化値を求める。
【００６４】
図９に示すように、各電線モデル３０について、その横断面中心を通る軸線３５の曲率変化を求める。軸線３５上には、所定の間隔で複数の節点Ｎ，Ｎ，…が位置している（Ｎ１に相当）。これら複数の節点Ｎ，Ｎ，…から連続する３つの節点Ｎ，Ｎ，Ｎからなるグループを抽出する。例えば、軸線３５の一端から順に、１，２，３，…，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，…の番号を節点Ｎに付けた場合、１，２，３の節点Ｎからなる第１グループ、２，３，４の節点Ｎからなる第２グループ等を抽出する。そうすれば、Ｎ個に分割された軸線３５からはＮ−１個のグループを抽出することができる。
【００６５】
そして、各グループごとに、３つの節点Ｎ，Ｎ，Ｎによって一意に定まる円の半径ｒを求め、その逆数を曲率（Ｃ）とする。こうして得られる曲率Ｃは、例えば、ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２の節点Ｎからなる第ｎグループの場合、ｎ＋１の節点Ｎの位置での曲率Ｃとして設定される。
【００６６】
開閉動作によって変位する各電線モデル３０について、その各節点Ｎでの曲率Ｃの変化を求め、曲率Ｃに関するリストを作成する。作成したリストから、電線モデル３０それぞれの曲率変化の最大値（ΔＣmax)を得る。
【００６７】
（歪み振幅算出）
本工程では、得られた最大の曲率変化値に基づいて、電線表面の最大の歪み振幅を求める。
【００６８】
例えば、半径ｒの円柱形の物体に対し、その半径ｒよりも十分に大きい曲率Ｃの単純曲げを与えた場合、その物体表面の最大歪み（Ｓ）はｒＣとなる（Ｓ＝ｒ×Ｃ）。従って、電線モデル３０の表面の最大歪み変化（ΔＳmax）はｒ・ΔＣmaxとなり（ΔＳmax＝ｒ×ΔＣmax；ｒは電線３の半径）、電線モデル３０の表面の最大の歪み振幅（単に最大歪み振幅ともいう）はこの半分の値であるのでｒ・ΔＣmax／２となる。この関係式に基づいて、各電線モデル３０の最大歪み振幅を求め、電線モデル３０ごとに耐久性予測を行う。
【００６９】
（耐久性予測）
本工程では、電線表面の歪み振幅と耐久回数との相関関係から、複数の電線３，３，…のそれぞれについて耐久回数を求める。
【００７０】
電線表面の歪み振幅と耐久回数との間に相関関係があることは既に知られている。本実施形態では、ワイヤハーネス１に用いられる電線３のそれぞれについて、曲げ耐久試験を実施することで、その電線表面の歪み振幅と耐久回数との間の相関関係を予め求めておく。この相関関係は温度の影響を受けるため、使用が想定される温度範囲、例えば、−４０℃〜８０℃等の範囲内の各温度別に相関関係を求めておく。
【００７１】
図１０に、その相関関係を模式的に表したグラフを示す。このグラフでは、縦軸を耐久回数（電線の撓み変形の繰り返しにより損傷が発生するまでの回数）とし、横軸を電線表面の歪み振幅として表してある。シミュレーションで得られた各電線モデル３０の最大歪み振幅の値を、それぞれ、その電線３の相関関係から導かれる関係式に代入して耐久回数を求める。そうすることで、ワイヤハーネス１を構成している複数の電線３，３，…のそれぞれについて、耐久回数を得ることができる。
【００７２】
後は、得られた各電線３の耐久回数の中から最も回数の少ないものを選択し、これをワイヤハーネス１の耐久回数として耐久性を評価すればよい。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態のワイヤハーネス１の耐久性予測方法は、手間や期間を要さずにワイヤハーネス１の高精度な耐久性予測ができるので、信頼性、実用性に優れる。ちなみに、上述した実施形態の場合、３６本の電線を備えたワイヤハーネス１に対して約１９時間でシミュレーションを実行することができ、極めて短期間で予測することができた。
【００７４】
なお、本発明のワイヤハーネスの耐久性予測方法は、前記の実施の形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、本発明は、グロメットで覆われている部分が繰り返し撓められる状態で設置されるワイヤハーネスであれば、設置場所や用途等に関係なく適用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１  ワイヤハーネス
２  グロメット
３  電線
１０  ワイヤハーネスモデル
２０  グロメットモデル
３０  電線モデル
３１  立体要素
３２  線要素
３３  平面要素
４０  剛体モデル
５１  ボディ
５２  フロントドア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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