(57)【要約】【課題】より利便性を高め、対象となる線条構造物の最適な配線設計を効率的に行うことができる線条構造物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】対象となるワイヤーハーネスの有限要素モデルが作成され（Ｓ１０１）、この有限要素モデルに与えられたワイヤーハーネスの物理特性及び制御点の強制変位先を含む拘束条件、に応じた予測形状が計算され（Ｓ１０２〜Ｓ１０５）、更にこの予測形状の所定の評価点における反力が計算される（Ｓ１０６）。そして、この反力が所定のしきい値と比較されて（Ｓ１０７）、その比較結果が出力される（Ｓ１０８）。【選択図】図９
2005268088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する方法であって、
対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成工程と、
前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、
前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算工程と、
前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較工程と、
前記反力比較工程における比較結果を出力する結果出力工程と、を含み、
前記予測形状計算工程では、
前記線条構造物の所定の制御点の強制変位先を、前記拘束条件のひとつとして前記有限要素モデルに与えて前記予測形状を計算する、
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２】
有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する方法であって、
対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成工程と、
前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、
前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算工程と、
前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較工程と、
前記反力比較工程における比較結果を出力する結果出力工程と、を含み、
前記予測形状計算工程では、
前記物理特性及び前記拘束条件に加えて、前記線条構造物の所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きを前記有限要素モデルに与えて、これらに応じた前記予測形状を計算する、
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１又は請求項２記載の配線設計支援方法において、
前記結果出力工程では、
前記比較結果として、前記反力が前記しきい値と一致するとみなされるときの前記予測形状を出力する、
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４】
請求項１又は請求項２記載の配線設計支援方法において、
前記評価点と前記制御点とが一致する、
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５】
請求項２記載の配線設計支援方法において、
前記結果出力工程では、
前記比較結果として、前記反力が前記しきい値と一致するとみなされるときの前記制御点に加えられた力を出力する、
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６】
請求項２記載の配線設計支援方法において、
前記力の向きを一定に維持しつつ、前記力の大きさを徐々に変化させて、前記制御点に与える調整工程、
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７】
有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する装置であって、
対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段と、
前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、
前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段と、
前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段と、
前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段と、を含み、
前記予測形状計算手段では、
前記線条構造物の所定の制御点の強制変位先を、前記拘束条件のひとつとして前記有限要素モデルに与えて前記予測形状を計算する、
ことを特徴とする線条構造物の配線設計支援装置。
【請求項８】
有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する装置であって、
対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段と、
前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きに応じた、このモデルの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、
前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段と、
前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段と、
前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段と、
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９】
有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、
対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段、
前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、
前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段、
前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段、
前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段、として機能させ、
更に、前記予測形状計算手段では、コンピュータに、
前記線条構造物の所定の制御点の強制変位先を、前記拘束条件のひとつとして前記有限要素モデルに与えて前記予測形状を計算させる、
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。
【請求項１０】
有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、
対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段、
前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きに応じた、このモデルの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、
前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段、
前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段、
前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段、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。
【０００３】
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）や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。ところが、ワイヤーハーネス等の線条構造物は、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。
【０００４】
そこで、本出願人は、下記特許文献１等にて、有限要素法を利用することにより、ワイヤーハーネス等の線条構造物の物理的特性、すなわち、材質や各部における曲げやねじりに対する剛性等も考慮して線条構造物の予測形状を計算することを可能にし、これにより最適な配線設計を支援する方法を提案した。
【０００５】
ここで、本明細書中で引用する文献を以下に示す。
【特許文献１】特願２００３−３０８５０６
【特許文献２】特願２００３−３０８５０９
【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】
【０００６】
上記特許文献１及び特許文献２の方法は、所定の制御点に所定の力を加えながら線条構造物を変形させたり、制御点を所定の位置に強制変位させたときに発生する歪みや応力、反力を正確に予測計算できるという点で非常に秀れたものであるが、更なる改善の余地があることがわかった。
【０００７】
すなわち、上記特許文献の方法では、予測形状における所定の評価点に発生する反力等を単に表示するのみであるため、現実的に求められる反力の評価や加える力の評価等は別途行う必要があった。具体的には、反力や予測形状を考慮した作業性改善、コネクタ等の支持部材の取り付け可能性評価、取り付けられた支持部材の耐性評価等の検討を別途行う必要があった。
【０００８】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、より利便性を高め、対象となる線条構造物の最適な配線設計を効率的に行うことができる線条構造物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ことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する方法であって、対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成工程と、前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算工程と、前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較工程と、前記反力比較工程における比較結果を出力する結果出力工程と、を含み、前記予測形状計算工程では、前記線条構造物の所定の制御点の強制変位先を、前記拘束条件のひとつとして前記有限要素モデルに与えて前記予測形状を計算する、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２記載の配線設計支援方法は、有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する方法であって、対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成工程と、前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算工程と、前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較工程と、前記反力比較工程における比較結果を出力する結果出力工程と、を含み、前記予測形状計算工程では、前記物理特性及び前記拘束条件に加えて、前記線条構造物の所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きを前記有限要素モデルに与えて、これらに応じた前記予測形状を計算する、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３記載の配線設計支援方法は、請求項１又は請求項２記載の配線設計支援方法において、前記結果出力工程では、前記比較結果として、前記反力が前記しきい値と一致するとみなされるときの前記予測形状を出力する、ことを特徴とする。
【００１２】
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又は請求項２記載の配線設計支援方法において、前記評価点と前記制御点とが一致する、ことを特徴とする。
【００１３】
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、前記結果出力工程では、前記比較結果として、前記反力が前記しきい値と一致するとみなされるときの前記制御点に加えられた力を出力する、ことを特徴とする。
【００１４】
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、前記力の向きを一定に維持しつつ、前記力の大きさを徐々に変化させて、前記制御点に与える調整工程、を更に含むことを特徴とする。
【００１５】
また、上記課題を解決するためになされた請求項７記載の線条構造物の配線設計支援装置は、有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する装置であって、対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段と、前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段と、前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段と、前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段と、を含み、前記予測形状計算手段では、前記線条構造物の所定の制御点の強制変位先を、前記拘束条件のひとつとして前記有限要素モデルに与えて前記予測形状を計算する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するためになされた請求項８記載の線条構造物の配線設計支援装置は、有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援する装置であって、対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段と、前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きに応じた、このモデルの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、前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段と、前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段と、前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するためになされた請求項９記載の線条構造物の配線設計支援プログラムは、有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段、前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件に応じた、このモデルの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、前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段、前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段、前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段、として機能させ、更に、前記予測形状計算手段では、コンピュータに、前記線条構造物の所定の制御点の強制変位先を、前記拘束条件のひとつとして前記有限要素モデルに与えて前記予測形状を計算させる、ことを特徴とする。
【００１８】
また、上記課題を解決するためになされた請求項１０記載の線条構造物の配線設計支援プログラムは、有限要素法を利用して線条構造物の予測形状を計算して最適な配線設計を支援するために、コンピュータを、対象となる前記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して、この線条構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段、前記有限要素モデルに与えられた前記線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きに応じた、このモデルの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、前記予測形状の所定の評価点における反力を計算する反力計算手段、前記反力を所定のしきい値と比較する反力比較手段、前記反力比較手段における比較結果を出力する結果出力手段、として機能させる、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項１、請求項７及び請求項９記載の発明によれば、対象となる線条構造物の有限要素モデルが作成され、この有限要素モデルに与えられた線条構造物の物理特性及び所定の制御点の強制変位先を含む拘束条件、に応じた予測形状が計算され、更にこの予測形状の所定の評価点における反力が計算される。そして、この反力が所定のしきい値と比較されて、その比較結果が出力される。このような比較結果を参照することにより、制御点の可動範囲の把握、評価点への支持部材の取り付け可能性判断、評価点に取り付けられる支持部材の耐性評価等を容易に行うことができる。
【００２０】
また、請求項２、請求項８及び請求項１０記載の発明によれば、対象となる線条構造物の有限要素モデルが作成され、この有限要素モデルに与えられた線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きに応じた予測形状が計算され、更にこの予測形状の所定の評価点における反力が計算される。そして、この反力が所定のしきい値と比較されて、その比較結果が出力される。このような比較結果を参照することにより、制御点の可動範囲の把握、評価点への支持部材の取り付け可能性判断、評価点に取り付けられる支持部材の耐性評価等を容易に行うことができる。
【００２１】
また、請求項３記載の発明によれば、反力が所定のしきい値と一致するとみなされるときの予測形状が出力されるので、例えば、評価点に取り付けられる支持部材の耐性限界に対応する予測形状を容易に把握することができる。
【００２２】
また、請求項４記載の発明によれば、評価点と制御点とが一致するので、所望の位置に取り付けられる支持部材の可動範囲の把握、この支持部材の取り付け可能性判断等をより簡単に行うことができる。
【００２３】
また、請求項５記載の発明によれば、反力がしきい値と一致するとみなされるときの制御点に加えられた力が出力されるので、例えば、評価点に取り付けられる支持部材の耐性範囲を満たしつつ制御点に加えることのできる力を容易に把握することができる。
【００２４】
また、請求項６記載の発明によれば、力の向きを一定に維持しつつ、力の大きさを徐々に変化させて制御点に与えることにより、制御点に加える力と評価点に発生する反力の関係が連続的に把握することができる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１、請求項７及び請求項９記載の発明によれば、対象となる線条構造物の有限要素モデルが作成され、この有限要素モデルに与えられた線条構造物の物理特性及び所定の制御点の強制変位先を含む拘束条件、に応じた予測形状が計算され、更にこの予測形状の所定の評価点における反力が計算される。そして、この反力が所定のしきい値と比較されて、その比較結果が出力される。このような比較結果を参照することにより、制御点の可動範囲の把握、評価点への支持部材の取り付け可能性判断、評価点に取り付けられる支持部材の耐性評価等を容易に行うことができる。したがって、対象となる線条構造物の最適な配線設計を効率的に行うことができる。
【００２６】
また、請求項２、請求項８及び請求項１０記載の発明によれば、対象となる線条構造物の有限要素モデルが作成され、この有限要素モデルに与えられた線条構造物の物理特性及び拘束条件、並びに、所定の制御点に加えられた力の大きさ及び向きに応じた予測形状が計算され、更にこの予測形状の所定の評価点における反力が計算される。そして、この反力が所定のしきい値と比較されて、その比較結果が出力される。このような比較結果を参照することにより、制御点の可動範囲の把握、評価点への支持部材の取り付け可能性判断、評価点に取り付けられる支持部材の耐性評価等を容易に行うことができる。したがって、対象となる線条構造物の最適な配線設計を効率的に行うことができる。
【００２７】
また、請求項３記載の発明によれば、反力が所定のしきい値と一致するとみなされるときの予測形状が出力されるので、例えば、評価点に取り付けられる支持部材の耐性限界に対応する予測形状を容易に把握することができる。したがって、対象となる線条構造物の最適な配線設計をより効率的に行うことができる。
【００２８】
また、請求項４記載の発明によれば、評価点と制御点とが一致するので、所望の位置に取り付けられる支持部材の可動範囲の把握、この支持部材の取り付け可能性判断等をより簡単に行うことができる。したがって、対象となる線条構造物の最適な配線設計を更に効率的に行うことができる。
【００２９】
また、請求項５記載の発明によれば、反力がしきい値と一致するとみなされるときの制御点に加えられた力が出力されるので、例えば、評価点に取り付けられる支持部材の耐性範囲を満たしつつ制御点に加えることのできる力を容易に把握することができる。したがって、組立性も考慮した配線設計をより効率的に行うことができる。
【００３０】
また、請求項６記載の発明によれば、力の向きを一定に維持しつつ、力の大きさを徐々に変化させて制御点に与えることにより、制御点に加える力と評価点に発生する反力の関係が連続的に把握することができる。したがって、対象となる線条構造物の最適な配線設計をより効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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、対象となる線条構造物としてのワイヤーハーネスの例及び代表的な支持部材について説明する。図１は、対象となるワイヤーハーネスの例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。
【００３２】
ワイヤーハーネス１は、例えば、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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のために、各節点にそれぞれ、設定される。
【００３８】
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。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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）
【００４９】
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
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
【数１】
2005268088.tif 000003
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
【数２】
2005268088.tif 000004
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
ちなみに、上記式（３）を簡単に表すと、
［Ｋ］｛ｘ｝＝｛Ｆ｝…（４）
となる。
【００６１】
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、ワイヤーハーネスの予測形状を計算することができる。また、各節点における力ベクトル｛Ｆ｝を求めることにより、応力、反力、モーメント等を計算することができる。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。
【００６２】
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。
【００６３】
まず、長さｌ、断面積Ａ及び密度ρは、対象となるワイヤーハーネスを作成し、ノギス、メジャー、重量計等を用いて計測した後、簡単な算出により求めることができる。
【００６４】
また、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）
【００６５】
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）
【００６６】
したがって、
Ｅ＝６４ＦＬ3／３ＸπＤ4…（７）
となる。
【００６７】
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。
【００６８】
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）
【００６９】
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）
【００７０】
また、ねじる力は、
Ｔ＝ＦＳ…（１０）
となる。
【００７１】
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。
【００７２】
なお、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。
【００７３】
なお、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。
【００７４】
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７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。
【００７５】
図７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。
【００７６】
また、記憶装置２５は、インストールされた本発明に係る配線設計支援プログラム２９ａ、このプログラム２９ａによる処理結果等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。
【００７７】
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、反力計算、反力評価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。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。
【００７８】
なお、上述してきた理論、基本式、ハードウエア等は、以下に処理手順を例示する本発明の第１実施形態及び第２実施形態に共通するものである。
【００７９】
[第１実施形態]
続いて、図８及び図９を用いて、本発明の第１実施形態に係る処理手順について説明する。図８は、本発明の第１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９（Ａ）〜図９（Ｃ）はそれぞれ、図８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示す図である。
【００８０】
まず、図８に示すステップＳ１０１においては、上述した手法を用いて、設計対象となるワイヤーハーネスに対応する有限要素モデルが作成される。次に、ステップＳ１０２においては、作成された有限要素モデルに対して、拘束条件、外形パラメータ、非外形パラメータ等が設定される。そして、ステップＳ１０３においては、このような設定値に応じた、有限要素モデルの物理的に釣り合った状態である予測形状、すなわち、図９（Ａ）に示すような初期形状１ａが計算される。なお、ステップＳ１０１は、請求項１、７、９中の有限要素モデル作成工程及び有限要素モデル作成手段に対応する。また、ステップＳ１０３は、請求項１、７、９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。
【００８１】
補足すると、ステップＳ１０２で設定される拘束条件としては、各節点１ａ１〜１ａ８に対して、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）や座標等が設定される。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。
【００８２】
具体的には、節点１ａ１及び１ａ２の拘束条件は例えば完全拘束とし、節点１ａ３〜１ａ７の拘束条件は例えば完全自由であるとして設定される。特に、節点１ａ２は、発生する反力を評価するための評価点として設定されている。したがって、以降の説明では節点１ａ２を評価点１ａ２とよぶこともある。評価点は、例えば、図２に示した長穴クリップが取り付けられる部位に対応させる。
【００８３】
また、節点１ａ８は、強制変位される制御点として設定されている。制御点は、例えば、組付け時に作業者が保持する部位に対応させる。したがって、以降の説明では節点１ａ８を制御点１ａ８とよぶこともある。
【００８４】
また、ステップＳ１０２で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求めら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、請求項１、７、９中の物理特性に対応する。なお、図示しないが、この計算に係る各種制御値等も設定される。
【００８５】
そして、このような設定値に応じた、有限要素モデルの物理的に釣り合った状態である予測形状、すなわち、図９（Ａ）に示すような初期形状１ａが計算される。ここでは、対象となるワイヤーハーネスが真っ直ぐに伸ばされた状態に対応するように、上記拘束条件が設定されているが、初期形状としては別の形状になるように拘束条件を設定してもよい。
【００８６】
例えば、ワイヤーハーネスメーカからカーメーカへワイヤーハーネスを納入する際には、コンテナに梱包して納入されるが、コンテナから取り出したワイヤーハーネスを車両に配策する場合、コンテナの中でどのように折り曲げられていたかにより初期形状が変わってくる。このような初期形状を想定して、初期形状１ａを計算してこれを出発点として予測形状に反映させることにより、より現実に即した、反力評価が可能になる。
【００８７】
なお、初期形状を計算するだけであれば、必ずしも有限要素法を利用する必要はなく、例えば、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。上記形状計算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、予測形状の出力には表示装置２３及び／又は印字装置２４が用いられる。なお、以降の処理においても、形状計算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、計算結果の出力には表示装置２３が用いられる。
【００８８】
このような設定及び初期形状の計算が完了すると、ステップＳ１０４に進んで、上記第１制御点１ａ８が所定量だけ強制変位される。この所定量は、例えば、図９（Ｂ）に示すように、初期形状１ａ上の制御点１ａ８が想定される変位先１ｚ８に至るまでの通過経路を複数分割することにより、求めることが可能である。この所定量は、それほど厳密である必要はないが、一度の変位で反力がいきなりしきい値を超えることのない程度の小ステップである必要がある。制御点１ａ８の拘束条件としては基本的に完全拘束を与える。また、上述したように節点１ａ１は例えば完全拘束とし、他の節点は例えば完全自由として設定される。外形パラメータ及び非外形パラメータとしては上記ステップＳ１０２で設定された値のままとする。
【００８９】
続いて、ステップＳ１０５に進んで、上記ステップＳ１０３と同様、有限要素法を利用して、設定値に応じた、有限要素モデルの物理的に釣り合った状態である予測形状、すなわち、図９（Ｂ）に示すような予測形状１ｂが計算される。そして、ステップＳ１０６において、評価点１ａ２における反力が計算されて、この反力がステップＳ１０７において所定のしきい値と比較される。なお、ステップＳ１０５は、請求項１、７、９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。また、ステップＳ１０６は、請求項１、７、９中の反力計算工程及び反力計算手段に対応する。また、ステップＳ１０７は、請求項１、７、９中の反力比較工程及び反力比較手段に対応する。
【００９０】
計算された反力が、ステップＳ１０７において、しきい値よりも小さいと判定される限り（ステップＳ１０７のＮ）、上記ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理が繰り返され、しきい値以上になったと判定されると（ステップＳ１０７のＹ）、ステップＳ１０８に進む。しきい値としては、例えば、評価点１ａ２に取り付けられるコネクタの耐性上限値が設定される。ここで、上記ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理が繰り返される毎に、図９（Ｂ）の１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｚに示すように、予測形状が変形していく様子を、逐次、表示装置２３に表示させるようにすることが好ましい。この際、評価点１ａ２に発生する反力の値も併記するとより好ましい。
【００９１】
そして、ステップＳ１０８においては、上述してきた計算結果が出力される。計算結果としては、図９（Ｃ）に示すように、評価点１ａ２に発生する反力がしきい値と一致するとみなされるときの予測形状１ｚやこのときに制御点１ａ８（１ｚ８）に加えられた力を出力するようにする。このような計算結果は、表示装置２３のみならず、印字装置２４にも出力したり、記録媒体２９に記録されるようにすることが好ましい。なお、ステップＳ１０８は、請求項１、７、９中の結果出力工程及び結果出力手段に対応する。
【００９２】
計算結果として、評価点１ａ２に発生する反力が所定のしきい値と一致するとみなされるときの予測形状を出力することにより、例えば、評価点１ａ２に取り付けられるコネクタの耐性限界に対応する予測形状１ｚを容易に把握することができる。したがって、組立性も考慮した配線設計をより効率的に行うことができる。
【００９３】
上述の図８及び図９で例示した実施形態以外にも以下の変形例が考えられる。例えば、評価点と制御点とを一致させるようにしてもよい（評価点と制御点共に節点１ａ８を割り当てる）。これは、節点１ａ８にコネクタが取り付けられており、作業者がこのコネクタを所定場所に取り付ける際の作業を想定したものである。
【００９４】
また、他の変形例として、例えば、評価点を複数箇所、設定するようにしてもよい（図９（Ａ）の節点１ａ２及び１ａ８を評価点として割り当て、節点１ａ４を制御点として割り当てる）。これは、節点１ａ２及び１ａ８にコネクタが取り付けられており、作業時におけるこれらコネクタそれぞれの耐性を評価する際に有効となる。また、制御点を複数箇所、設定するようにしてもよい。更に、図８及び図９の実施形態では、評価点に取り付けられる支持部材は長穴クリップを想定して完全拘束としたが、これに替えて、丸穴クリップ等を想定した回転拘束として設定してもよい。
【００９５】
更に、図８のフローチャートでは、評価点１ａ２に発生する反力が所定のしきい値以上になったと判定されると、強制変位を停止するようにしているが、このような判定に替えて、制御点が最終的な強制変位点に到達するまで、強制変位を継続し、逐次、評価点における反力を算出するようにしてもよい。
【００９６】
[第２実施形態]
続いて、図１０及び図１１を用いて、本発明の第２実施形態に係る処理手順について説明する。図１０は、本発明の第２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１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）はそれぞれ、図１０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示す図である。
【００９７】
まず、図１０に示すステップＳ２０１においては、上述した手法を用いて、設計対象となるワイヤーハーネスに対応する有限要素モデルが作成される。次に、ステップＳ２０２においては、作成された有限要素モデルに対して、拘束条件、外形パラメータ、非外形パラメータ等が設定される。次に、ステップＳ２０３においては、作成された有限要素モデルの制御点における、加える力の向き及び初期値が設定される。そして、ステップＳ２０４においては、このような設定値に応じた、有限要素モデルの物理的に釣り合った状態である予測形状、すなわち、図１１（Ａ）に示すような初期形状１ａ′が計算される。なお、ステップＳ２０１は、請求項２、８、１０中の有限要素モデル作成工程及び有限要素モデル作成手段に対応する。また、ステップＳ２０４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。
【００９８】
補足すると、ステップＳ２０２で設定される拘束条件としては、各節点１ａ１′〜１ａ８′に対して、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）や座標等が設定される。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。
【００９９】
具体的には、節点１ａ１′及び１ａ２′の拘束条件は完全拘束とし、節点１ａ３′〜１ａ７′の拘束条件は完全自由であるとして設定される。特に、節点１ａ２′は、発生する反力を評価するための評価点として設定されている。したがって、以降の説明では節点１ａ２′を評価点１ａ２′とよぶこともある。評価点は、例えば、図２に示した長穴クリップが取り付けられる部位に対応させる。
【０１００】
また、節点１ａ８′は、力が加えられて変位する制御点として設定されている。制御点は、例えば、組付け時に作業者が保持する部位に対応させる。したがって、以降の説明では節点１ａ８′を制御点１ａ８′とよぶこともある。
【０１０１】
また、ステップＳ２０２で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求めら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、請求項２、８、１０中の物理特性に対応する。なお、図示しないが、この計算に係る各種制御値等も設定される。
【０１０２】
また、ステップＳ２０３で設定される加える力の向き及び初期値としては、図１１（Ａ）の節点１ａ８′に加える力ｆの向き及び初期値が設定される。この段階では、例えば、加える力の初期値としてゼロを設定し、加えるべき力ｆの向きのみを設定するようにする。この力ｆの向きは、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。力ｆの値は、上記式（３）中の力ベクトル［ｆ］中の各要素に係わる。
【０１０３】
そして、このような設定値に応じた、有限要素モデルの物理的に釣り合った状態である予測形状、すなわち、図１１（Ａ）に示すような初期形状１ａ′が計算される。ここでは、対象となるワイヤーハーネスが真っ直ぐに伸ばされた状態に対応するように、上記拘束条件が設定されているが、初期形状としては別の形状になるように拘束条件を設定してもよい。
【０１０４】
例えば、ワイヤーハーネスメーカからカーメーカへワイヤーハーネスを納入する際には、コンテナに梱包して納入されるが、コンテナから取り出したワイヤーハーネスを車両に配策する場合、コンテナの中でどのように折り曲げられていたかにより初期形状が変わってくる。このような初期形状を想定して、初期形状１ａ′を計算してこれを出発点として予測形状に反映させることにより、より現実に即した、反力評価が可能になる。
【０１０５】
なお、初期形状を計算するためには、必ずしも有限要素法を利用する必要はなく、例えば、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。上記形状計算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、予測形状の出力には表示装置２３及び／又は印字装置２４が用いられる。なお、以降の処理においても、形状計算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、計算結果の出力には表示装置２３が用いられる。
【０１０６】
このような設定及び初期形状の計算が完了すると、ステップＳ２０５に進んで、制御点１ａ８′における、加える力の大きさを所定値Δｆだけ増加させ、更に、ステップＳ２０６に進んで、この力の大きさによる予測形状が有限要素法を利用して計算される。ステップＳ２０５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、他の加える力の大きさ以外の設定値は不変であるものとする。そして、ステップＳ２０７において、評価点１ａ２′における反力が計算されて、この反力がステップＳ２０８において所定のしきい値と比較される。なお、ステップＳ２０６は、請求項２、８、１０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。また、ステップＳ２０７は、請求項２、８、１０中の反力計算工程及び反力計算手段に対応する。また、ステップＳ２０８は、請求項２、８、１０中の反力比較工程及び反力比較手段に対応する。
【０１０７】
なお、ステップＳ２０５により、力の向きを一定に維持しつつ、力の大きさを徐々に変化させて制御点１ａ８′に与えることにより、制御点１ａ８′に加える力と評価点１ａ８′に発生する反力の関係が連続的に把握することが可能になる。したがって、対象となるワイヤーハーネスの最適な配線設計をより効率的に行うことができる。なお、ステップＳ２０５は、請求項６中の調整工程に対応する。
【０１０８】
計算された反力が、ステップＳ２０８において、しきい値よりも小さいと判定される限り（ステップＳ２０８のＮ）、上記ステップＳ２０５〜ステップＳ２０７の処理が繰り返され、しきい値以上になったと判定されると（ステップＳ２０８のＹ）、ステップＳ２０９に進む。しきい値としては、例えば、評価点１ａ２′に取り付けられるコネクタの耐性上限値が設定される。ここで、上記ステップＳ２０５〜ステップＳ２０７の処理が繰り返される毎に、図１１（Ｂ）の１ａ′、１ｂ′、１ｃ′、１ｚ′に示すように、予測形状が変形していく様子を、逐次、表示装置２３に表示させるようにすることが好ましい。この際、評価点１ａ２′に発生する反力の値も併記するとより好ましい。
【０１０９】
そして、ステップＳ２０９においては、上述してきた計算結果が出力される。計算結果としては、図１１（Ｃ）に示すように、評価点１ａ２′に発生する反力がしきい値と一致するとみなされるときの予測形状１ｚ′やこのときに制御点１ａ８′（１ｚ８′）に加えられた力を出力するようにする。このような計算結果は、表示装置２３のみならず、印字装置２４にも出力したり、記録媒体２９に記録されるようにすることが好ましい。なお、ステップＳ２０９は、請求項２、８、１０中の結果出力工程及び結果出力手段に対応する。
【０１１０】
計算結果として、評価点１ａ２′に発生する反力が所定のしきい値と一致するとみなされるときの予測形状を出力することにより、例えば、評価点１ａ２′に取り付けられるコネクタの耐性限界に対応する予測形状１ｚ′を容易に把握することができる。また、計算結果として、評価点１ａ２′に発生する反力がしきい値と一致するとみなされるときの制御点１ａ８′に加えられた力を出力することにより、例えば、評価点１ａ２′に取り付けられるコネクタの耐性範囲を満たしつつ制御点１ａ８′に加えることのできる力を容易に把握することができる。したがって、組立性も考慮した配線設計をより効率的に行うことができる。
【０１１１】
上述の図１０及び図１１で例示した実施形態以外にも以下の変形例が考えられる。例えば、評価点と制御点とを一致させるようにしてもよい（評価点と制御点共に節点１ａ８′を割り当てる）。これは、節点１ａ８′にコネクタが取り付けられており、作業者がこのコネクタを所定場所に取り付ける際の作業を想定したものである。この場合、しきい値としては、例えば、作業者の通常の力が設定される。これにより、通常の力で所望の位置に取り付け可能なコネクタの可動範囲の把握、こコネクタの取り付け可能性判断等をより簡単に行うことができる。
【０１１２】
また、他の変形例として、例えば、評価点を複数箇所、設定するようにしてもよい（図１１（Ａ）の節点１ａ２′及び１ａ８′を評価点として割り当て、節点１ａ４′を制御点として割り当てる）。これは、節点１ａ２′及び１ａ８′にコネクタが取り付けられており、作業時におけるこれらコネクタそれぞれの耐性を評価する際に有効となる。また、制御点を複数箇所、設定するようにしてもよい。更に、図１０及び図１１の実施形態では、評価点に取り付けられる支持部材は長穴クリップを想定して完全拘束としたが、これに替えて、丸穴クリップ等を想定した回転拘束として設定してもよい。
【０１１３】
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上の所定の制御点を強制変位させたり、所定の制御点に力を加えたときの、この線条構造物上の所定の評価点に発生する反力を評価することにより、制御点の可動範囲の把握、コネクタ等の支持部材の取り付け可能性判断、コネクタ等の支持部材の耐性評価等を容易に行うことができる。したがって、対象となる線条構造物の最適な配線設計を効率的に行うことができる。
【０１１４】
なお、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】
【０１１５】
【図１】対象となるワイヤーハーネスの例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】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８】本発明の第１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９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）はそれぞれ、図８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示す図である。
【図１０】本発明の第２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１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）はそれぞれ、図１０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示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
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】
2005268088.tif 000005
【図２】
2005268088.tif 000006
【図３】
2005268088.tif 000007
【図４】
2005268088.tif 000008
【図５】
2005268088.tif 000009
【図６】
2005268088.tif 000010
【図７】
2005268088.tif 000011
【図８】
2005268088.tif 000012
【図９】
2005268088.tif 000013
【図１０】
2005268088.tif 000014
【図１１】
2005268088.tif 000015