(57)【要約】      （修正有）【課題】特殊な技術習得や熟練を不要としながらも短時間で確実に所望の形状予測を可能にする、ワイヤーハーネスの配線設計支援方法、その装置及びそのプログラムを提供する。【解決手段】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ワイヤーハーネスの形状が予測される。また、入力装置にてワイヤーハーネスの端部１ａ５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１ｃ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１ｃが自動計算され描画される。【選択図】図１１
2005100913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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、
線条構造物等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。
【請求項２】
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、
ことを特徴とする線条構造物の配線設計支援方法。
【請求項３】
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、
ことを特徴とする線条構造物の配線設計支援方法。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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、
線条構造物等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。
【請求項６】
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、
線条構造物等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、
ことを特徴とする線条構造物の配線設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
ここで、本明細書中で引用する文献を以下に示す。
【非特許文献１】Ｂ．ナス著「マトリックス有限要素法」ブレイン図書出版株式会社出版、１９７８年８月１０日、ｐ．７−１５
【非特許文献２】安田仁彦著「モード解析と動的設計」株式会社コロナ社発行、１９９３年１１月１０日、ｐ．５４−５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、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、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、線条構造物等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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、線条構造物等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。
【００１１】
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、線条構造物等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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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）
【００３７】
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
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
【数１】
2005100913.tif 000003
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
【数２】
2005100913.tif 000004
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
ちなみに、上記式（３）を簡単に表すと、
［Ｋ］｛ｘ｝＝｛Ｆ｝…（４）
となる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
[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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
まず、図９に示すステップＳ１においては、手動操作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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
[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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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）。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
（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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
[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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
[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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
（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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
（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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
[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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
[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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
（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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
（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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
[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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
[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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
（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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
（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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
[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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０２１７】
【図１】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】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。
【図３】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】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】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。
【図６】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】実施形態１に係る特性テーブルの一例を示す図である。
【図８】全実施形態に係るハードウエア構成の一例を示すブロック構成図である。
【図９】実施形態１に係る主処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】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】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。
【図１２】実施形態２に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】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。
【図１４】実施形態３に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】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。
【図１６】実施形態４に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】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。
【図１８】実施形態５に係る処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】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。
【符号の説明】
【０２１８】
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）
【図１】
2005100913.tif 000005
【図２】
2005100913.tif 000006
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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