CN1717687A - 用于预测由振动引起的电导线和/或导线保护部件的弯曲寿命的方法和装置、以及存储程序的记录介质 - Google Patents

Abstract

在用于预测导线弯曲寿命的方法中，设置了导线、温度、预振动形状和约束条件，并且使用有限元方法形成电导线的有限元模型。计算关于预振动形状的固有频率，并且计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力，并且检索最大应力。读出所设置的对应于多个电导线和大气温度的预测函数。在参考所读出的预测函数的情况下，获取对应于每个电导线的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短弯曲寿命，并且将其输出。

Description

用于预测由振动引起的电导线和/或导线保护 部件的弯曲寿命的方法和装置、以及存储程序的记录介质

技术领域

本发明涉及一种用于预测多个电导线和/或它们的导线保护部件的弯曲寿命的方法和装置，其中该多个电导线在至少两个点处被夹到预定部分，该弯曲由振动引起，并且涉及一种用于预测该弯曲寿命的程序。

背景技术

通常，在车辆等中，多个电子设备通过多个电导线(常常被简单地称为“导线”)相互电气连接。这些导线通过绝缘锁定带、胶带等捆束为单一的束，如所谓的导线线束，其以延伸方式配置在汽车等的预定位置处。在某些情况中，这些导线受到导线保护部件的保护，诸如配置在预定部分处的套管。在其他情况中，这些导线配置在车辆等的预定部分处，同时未捆束成一条线，并且/或者未受到导线保护部件的保护。

车辆总是处于这样的环境中，即由于发动机驱动等原因其总是在振动。特别地，分布在发动机室内部的直接接收发动机振动的电导线重复地弯曲和形变，并且最终由于振动而断开。公布了其实验结果。就此而言，特别重要的是，准确地预测电导线和导线保护部件的弯曲寿命。

通常，通过重复设计、试制和疲劳试验，执行电导线和导线保护部件的弯曲寿命的预测。例如，在该疲劳试验中，沿预想的布线路径分布的导线安置在振动基板上。通过振动器使该振动基板以预定的频率和预定的幅度振动，并且在使其振动了特定次数的振动时，预测导线的弯曲寿命。

本说明书中引用的文献是：

非专利文献1

Brain Library Publishing Corp在1978年8月10日出版的B.Nasu的“Matrix Infinite Element Method”，pp7～15

非专利文献2

Corona Corp在1993年11月10日出版的Kimihiko Yasuda的“Mode Analysis and Dynamic Design”，pp54～56

另一方面，车辆的研发周期趋向于是越来越短的，而且还存在增加弯曲寿命预测的准确性的要求。在此情况下，其中重复疲劳试验的相关的弯曲寿命预测方法不能令人满意地缩短研发周期，并且不能令人满意地满足增加预测准确性的要求。

发明内容

因此，为了应对上文提及的问题，本发明的目的在于，提供一种用于预测电导线的弯曲寿命的方法和装置，其能够在其中发生振动的环境中，满足高度准确地预测弯曲寿命以及缩短研发周期的要求，并且提供一种存储用于以该方式预测该弯曲寿命的程序的记录介质。

为了实现上文所述的目的，本发明的特征在于，其具有下列配置。

(1)一种预测由振动引起的多个导线的弯曲寿命的弯曲寿命预测方法，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该方法包括以下步骤：

预存储步骤，其中预存储表示大气温度、关于该多个导线的应力、和关于该多个导线的弯曲寿命之间关系的每个预测函数；

设置步骤，其中设置该多个导线、大气温度、该多个导线的预振动形状以及该多个导线的约束条件；

有限元模型形成步骤，其中通过使用有限元方法，形成该多个导线的有限元模型；

振动分析步骤，其中计算关于预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索步骤，其中对于该多个导线中的每一个，从振动分析步骤中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出步骤，其中分别读取对应于在设置步骤中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测步骤，其中在参考在预测函数读出步骤中读出的预测函数的情况下，获取对应于该多个导线的每一个的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出步骤，其中输出在弯曲寿命预测步骤中获得的最短弯曲寿命。

(2)根据(1)的方法，其中在振动分析步骤中，将该多个导线当作是其中该多个导线被捆束的布线结构，并且分别计算该多个导线的固有频率。

(3)根据(1)的方法，其中该多个导线捆束为单一的束，并且该多个导线的成束被设置为设置步骤中的约束条件之一。

(4)根据(1)的方法，进一步包括位置限定步骤，其中在导线上限定对应于最短弯曲寿命的位置，输出步骤输出由该位置限定步骤所限定的位置。

(5)根据(1)的方法，其中

在振动分析步骤中，计算对应于固有频率的有限元模型的有限元的位移，

该方法包括干涉部分预测步骤，其中基于所计算的位移，预测由振动引起的该多个导线上的干涉部分，并且

输出步骤输出预测的干涉部分。

(6)根据(1)的方法，其中使用表示针对总体回归函数的下置信区间的曲线用于预测函数，其中通过使用在多个典型的大气温度下针对该多个导线获得的应力和有关弯曲疲劳寿命的数据，统计计算该总体回归函数。

(7)一种弯曲寿命预测方法，其预测多个电导线和用于保护该多个导线防止其由振动引起弯曲的导线保护部件的弯曲寿命，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该方法包括以下步骤：

预存储步骤，其中预存储大气温度、关于该多个导线和该导线保护部件的应力、和该多个导线和该导线保护部件的弯曲寿命之间的关系；

设置步骤，其中设置该多个导线、该导线保护部件、大气温度、该多个导线和该导线保护部件的预振动形状、以及该多个导线和该导线保护部件的约束条件；

有限元模型形成步骤，其中通过使用有限元方法，形成该多个导线和该导线保护部件的有限元模型；

振动分析步骤，其中计算关于该多个导线和该导线保护部件的预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索步骤，其中对于该多个导线中的每一个和该导线保护部件，从振动分析步骤中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出步骤，其中读取对应于在设置步骤中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测步骤，其中在参考在预测函数读出步骤中读出的预测函数的情况下，分别获取对应于该多个导线和该导线保护部件的最大应力的弯曲寿命，并且自所述弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出步骤，其中输出在弯曲寿命预测步骤中获得的最短弯曲寿命。

(8)根据(7)的方法，其中在振动分析步骤中，将该多个导线当作是其中该多个导线被捆束的布线结构，并且分别计算该多个导线的固有频率。

(9)根据(7)的方法，其中该多个导线捆束为单一的束，并且该多个导线的成束被设置为设置步骤中的约束条件之一。

(10)根据(7)的方法，进一步包括位置限定步骤，其中在导线或者导线保护部件上限定对应于最短弯曲寿命的位置，输出步骤输出由该位置限定步骤所限定的位置。

(11)根据(7)的方法，其中

在振动分析步骤中，计算对应于固有频率的有限元模型的有限元的位移，

该方法包括干涉部分预测步骤，其中基于所计算的位移，预测由振动引起的该多个导线或者导线保护部件上的干涉部分，并且

输出步骤输出预测的干涉部分。

(12)根据(7)的方法，其中使用表示针对总体回归函数的下置信区间的曲线用于预测函数，其中通过使用在多个典型的大气温度下针对该多个导线和导线保护部件获得的应力和有关弯曲疲劳寿命的数据，统计计算该总体回归函数。

(13)一种用于预测由振动引起的多个导线的弯曲寿命的弯曲寿命预测设备，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该设备包括：

预存储单元，用于预存储表示大气温度、关于该多个导线的应力、和关于该多个导线的弯曲寿命之间关系的每个预测函数；

设置单元，用于设置该多个导线、大气温度、该多个导线的预振动形状以及该多个导线的约束条件；

有限元模型形成单元，用于通过使用有限元方法形成该多个导线的有限元模型；

振动分析单元，用于计算关于预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索单元，用于针对该多个导线中的每一个，从振动分析单元中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出单元，用于分别读取对应于在设置单元中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测单元，用于在参考在预测函数读出单元中读出的预测函数的情况下，获取对应于该多个导线的每一个的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出单元，用于输出在弯曲寿命预测单元中获得的最短弯曲寿命。

(14)根据(13)的设备，其中

振动分析单元计算对应于固有频率的有限元模型的有限元的位移，

该设备包括干涉部分预测单元，其用于基于所计算的位移，预测由振动引起的该多个导线或者导线保护部件上的干涉部分，并且

输出单元输出预测的干涉部分。

(15)一种计算机可读记录介质，其存储用于预测由振动引起的该多个导线弯曲寿命的程序，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该程序使计算机用作：

预存储单元，用于预存储表示大气温度、关于该多个导线的应力、和关于该多个导线的弯曲寿命之间关系的每个预测函数；

设置单元，用于设置该多个导线、大气温度、该多个导线的预振动形状以及该多个导线的约束条件；

有限元模型形成单元，用于通过使用有限元方法形成该多个导线的有限元模型；

振动分析单元，用于计算关于预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索单元，用于针对该多个导线中的每一个，从振动分析单元中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出单元，用于分别读取对应于在设置单元中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测单元，用于在参考在预测函数读出单元中读出的预测函数的情况下，获取对应于该多个导线的每一个的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出单元，用于输出在弯曲寿命预测单元中获得的最短弯曲寿命。

附图说明

图1是示出了本发明的基本配置的框图。

图2A是示出了本发明中处理的电导线在离散化时的图示。图2B是示出了图2A所示的离散化电导线的梁元素和节点的图示。

图3是示出了根据本发明构建的硬件配置的框图。

图4A和4B是示出了存储在图3中的存储设备中的弯曲寿命数据的图示。

图5是示出了根据本发明的实施例的主处理过程的流程图。

图6是示出了图5所示的振动分析处理过程的流程图。

图7A、7B和7C分别是示出了第一、第二和第三振动模式中的电导线的预测形状的图示。

用于实现本发明的最佳模式

现将通过参考附图描述本发明的优选实施例。首先将通过参考图2A和2B描述在实施例中使用的前提、理论和基础公式。图2A是示出了本发明中处理的处于离散化状态的电导线的图示。图2B是示出了图2A所示的离散电导线的梁元素和节点的图示。

在本发明中，基于下列假设，利用了有限元方法；

(1)电导线包括塑料部件。

(2)电导线是相互串联连接的梁元素的集合。

(3)在每个梁元素中保持线性。

(4)电导线的截面是圆形的。

下一步，使该电导线1离散化。具体地，如图2A中所示，电导线1划分(离散化)为多个梁元素C1、C2、C3、...。换言之，电导线1被当作有限数目的相互串联连接的梁元素的集合。

因此，电导线1可被认为是梁元素C1、C2、C3、...的集合，这些梁元素C1、C2、C3、...在节点N1、N2、N3、...处相互串联连接，如图2B中所示。所需关于该梁元素的属性是，例如，长度“1”(参看图2A)、截面积A(参看图2A)、面积惯性矩、面积极惯性矩、密度、纵向弹性模数、横向弹性模数等等。这些属性可以通过测量或者计算事先获得。优选的是，该属性形成为数据库，并且可以随意地获取。在该申请文件中，长度和截面积被设置为几何属性，而面积惯性矩、面积极惯性矩、纵向弹性模数和横向弹性模数被设置为材料属性。

如公知的，胡克定律(Hook’s Law)通过在结构弹性范围内的静力，保持该结构的位移，使之不发生振动。同样地，胡克定律还保持梁元素C1、C2、C3、...，如已知的。在相邻的梁元素C1、C2、C3、...之间，满足了位移连续性和力平衡的条件。通过利用这些事实，连接这些梁元素C1、C2、C3、...，并且所导致的离散体(电导线)由下列表达式(1)表示。

[K]{x}＝{F}                                     (1)

在上面的表达式中，[K]是全域刚度矩阵，其由独立的梁元素的刚度矩阵组合而成。为了简单地描述，全域刚度矩阵[K]的内容类似于属性的集合。这些值是事先设定的。{x}是节点位移向量(或者简单地是位移向量)，并且是所有节点的位移分量的阵列。节点位移向量{x}的分量包括预置向量(诸如约束点)以及未知量。{F}是净外力向量，并且是所有节点处的外力分量的阵列。

这样，形成了离散导线的有限元模型，其分为任选的有限数目的梁元素。对于有限元模型的形成，可以应用一种技术，其与本专利申请的申请人在2002年9月25日提交的日本专利申请No.2002-279503中公开的技术类似。例如，在上文所述的非专利文献中，描述了通用的矩阵有限元方法。

在本发明中，为了预测由振动引起的电导线的弯曲寿命，有必要获得固有频率、位移、应力等等。下面将简短地描述用于获得固有频率、位移、应力等的理论和计算公式，同时建立了表达式(1)。

为了动态地处理导线用于预测其弯曲寿命，惯性力[M]{x”}添加到由表达式(1)表示的静平衡的表达式中的负荷项中，并且考虑到阻尼[C]{x’}，则我们有

[M]{x”}+[C]{x’}+[K]{x}＝{F(t)}                      (2)

其中

[M]：惯性矩阵

[C]：阻尼系数矩阵

{x’}：位移向量{x}的一阶导数

{x”}：位移向量的二阶导数

{x}

在自由振动状态中，如果外力＝0(在表达式(2)中，{F(t)}＝0)，并且不存在阻尼(在表达式(2)中，[C]{x’}＝0)，则导线的每个点在固定的频率处以简单的谐振运动的方式振荡。在将下列表达式(3)代换到表达式(2)中时，

{x}＝{x₀}sinωt                                    (3)

则我们有

[M]({x₀}sinωt)”+[K]({x₀}sinωt)＝0

(-ω²[M]+[K])singωt＝0

([K]-ω²[M]}{x}＝0                                 (4)

由表达式(4)，可以获得固有频率ω和位移向量{x}，作为本征向量。即使在位移向量{x}乘以固定数值时，表达式(4)仍有效。所以位移向量{x}是相对位移。因此，获得自位移向量{x}的应力也是相对值。获得自表达式(4)的绝对值仅是固有频率ω。为了计算实际位移和应力，有必要输入实际振动的负荷条件。

为了动态地处理导线用于其弯曲寿命预测，如果取决于时间的负荷{F(t)}输入到表达式(2)，则基本上可以计算关于每个单位时间的每个位移和应力。在其中通过向表达式(2)输入取决于时间的负荷{F(t)}来求解该方程的情况中，在伴随有周期性振动的现象中，用于复制振动的分析时间是长的，并且因此用于输出分析结果的时间是特别长的。为了避免此问题，通常的实践是通过傅立叶(Fourier)变换将该表达式从时域转换到频域。当在频域中进行表达式计算时，即，在进行频响分析时，取决于频率的负荷输入到表达式，用于计算每个频率处的位移和应力。对于取决于频率的负荷，施加到作为弯曲寿命预测对象的导线线束或者导线保护部件上的约束点的力被设置在任选的值，该力参与到发动机、车辆车体等等的预期振动中。随后，通过逆傅立叶变换，使该表达式从频域返回到时域，由此减小了计算量。该技术是公知的，并且因此这里将不再给出其进一步的描述。

通过利用迄今为止描述的理论和计算公式，可以计算固有频率、位移和应力，其将在下文中得到描述。例如，在非专利文献2中也描述了如上文所述的通用的本征值分析。

在本发明中，还执行了包括例如作为导线保护部件的套管的多个电导线的振动分析。为了将有限元方法应用到导线保护部件，该导线保护部件分为多个三角形有限元，并且获得了这些有限元处的应力。在包括该有限元的有限元模型形成之后，通过与电导线的情况相似的方式，执行该导线保护部件的振动分析。

下面将描述根据本发明构建的用于实现处理过程的硬件配置。图3是示出了根据本发明构建的硬件配置的框图。图4A和4B是示出了存储在图3中的存储设备中的弯曲寿命数据的图示。

如图3所示，在本发明中，例如，使用个人计算机，其具有由微计算机51、输入设备52、显示设备53、打印设备54、存储设备55、通信接口56和读/写设备57构成的基本配置。微计算机51包括CPU(中央处理单元)51a、用于存储引导程序和其他程序的ROM 51b和用于临时存储多种处理结果的RAM 51c。输入设备52是键盘、计算机鼠标等；显示设备53是用于显示处理结果的LCD、CRT等；而打印设备54是用于打印处理结果的打印机。

存储设备55是，例如，硬盘驱动器，而通信接口56是，例如，调制解调器板，用于借助于互联网、LAN线等同外部设备通信。读/写设备57读取存储在记录介质59中的根据本发明构建的弯曲寿命预测程序59a，并且将结果文件55c写入到记录介质59中。这些组成部件通过内部总线58互连。

在存储设备55中，至少存储了设置数据文件55a、弯曲寿命数据文件55b和结果文件55c。设置数据文件55a包含为预测弯曲寿命而预置的数据。该数据表示电导线和导线保护部件的类型、大气温度、预振动形状、约束条件等，其在下文描述的步骤S1中进行设置。该设置数据文件55a包含障碍物2的位置信息，诸如预估的支撑物和电子零件(参看图7)。

弯曲寿命数据文件55b是预测函数y1、y2和y3的集合，其是使用电导线55a1和55a2以及导线保护部件(例如，套管)55a3上的应力和弯曲疲劳次数的数据进行统计计算得到的，这些数据是在不同的大气温度下采集的，例如，-40℃、0℃和25℃。

对于通过已知回归分析获得的总体回归函数y21，曲线y22表示上置信区间，而曲线y23表示下置信区间，如图4B所示。对于预测函数，使用了这些曲线y22和y23中的曲线y23。置信区间是，例如，95％。该预测函数是在这样的条件下获得的，即电导线和套管安置在不同的大气温度下。因此，在更加严格的统计计算条件下预测了弯曲寿命。显然，考虑到了关于预测函数的给定的统计可靠性，并且预测函数的计算过程是简单的。结果，在不添加复杂的处理过程的情况下，严格地预测了弯曲寿命。这有利于进一步提高质量并改善布线路径方案。顺便提到，使用总体回归函数，可以获得弯曲疲劳次数。

结果文件55c包含有限元中的离散导线和离散套管的全部应力，其通过每个固有频率进行记录。结果文件55c以文本格式存储，并且可以随意地输出。存储设备55对应于权利要求中说明的预测函数存储装置。

通过该配置，微计算机51安装了弯曲寿命预测程序59a，其通过读/写设备57读入到存储设备55中。在开机之后，微计算机51根据存储在ROM 51b中的引导程序激活，并且开始弯曲寿命预测程序59a。根据弯曲寿命预测程序59a，微计算机51预测由振动引起的电导线和/或导线保护部件的弯曲寿命，促使显示设备53和打印设备54显示和打印预测结果，并且将该结果存储到存储设备55中。弯曲寿命预测程序59a可以安装到具有相同配置的另一台个人计算机中，并且在安装之后，使该计算机作为弯曲寿命预测设备而对其进行操作。弯曲寿命预测程序59a可以通过通信线路提供，诸如互联网、LAN等，而非通过记录介质59提供。

现将使用图7A～7C的解释性图示和图5和6的流程图，描述根据本发明的本实施例的处理过程。图5是示出了根据本发明的实施例的主处理过程的流程图。图6是示出了图5所示的振动分析处理过程的流程图。图7A、7B和7C分别是示出了第一、第二和第三振动模式中的电导线的预测形状的图示。

如图5所示，在步骤S1中设置所需用于预测的数据。具体地，待设置的项至少是弯曲寿命有待预测的多个电导线(确切地是电导线的类型)、导线保护部件(有时候不需要)、大气温度、关于每个导线的预振动形状和关于每个电导线的约束条件。为了设置这些必要的项，在显示设备53上出现了输入屏幕(未示出)，并且通过使用输入设备52，将必要的项登入到输入屏幕。

电导线的类型是弯曲寿命有待预测的电导线的类型。对于电导线，几何属性和材料属性同电导线的类型相关联。具体地，几何属性包括关于每个导线的长度和截面的信息。材料属性是面积惯性矩、面积极惯性矩、密度、纵向弹性模数和横向弹性模数。这些资料可以通过，例如，事先进行试验而获得。这些属性关系到表达式(1)的刚度矩阵[K]中的有限元。大气温度是在执行弯曲寿命预测时的电导线和/或导线保护部件周围的温度，其典型地是-40℃、0℃和25℃。

预振动形状是电导线等在静态下的形状，如图7A中的参考数字1a所标出的。在说明中，进行了线性简化并将其示出。预振动形状1a可以通过使用输入设备52人工地登入，或者还可以使用在弯曲寿命预测之前事先形成的预振动形状。优选地，事先计算满足给定的约束条件和电导线的最小弯曲半径的该预振动形状，并且其用于预振动形状1a。

对于约束条件，设置完全约束、旋转约束和完全释放的信息，其对应于关于图7A中的节点n1～n5的坐标信息。节点n1～n5是电导线被划分成的有限元的连接点。某些该节点在位置上分别对应于约束部件(诸如连接器和夹具)所处的部分。在该情况中，通过约束部件，在完全或者旋转约束条件下安置节点n1和n5，同时在完全释放条件下安置剩余的节点n2～n4。此处设置的值关系到表达式(1)中的位移向量{x}中的有限元的值。

在某些情况中，通过绝缘锁定带、胶带等，将形成导线线束的多个电导线捆束为单一的束，并且在其他的情况中，这些电导线未被捆束。在其中电导线捆束在一起的情况中，导线成束被设置为约束条件。在设置导线成束的约束条件时，优选的是，针对同绝缘锁定带或胶带相接触的电导线的处理区别于针对位于前一种电导线内侧面上的那些电导线的处理。通过这样的操作，可以更加准确地预测导线的弯曲寿命，这是因为对成束的电导线和未成束的电导线进行单独地处理。

在某些情况中，这些电导线穿过诸如套管的导线保护部件，而在其他的情况中，在不使用导线保护部件的情况下布置或者分布该电导线。使用穿过导线保护部件的多个电导线，由此如上文所述，在某些情况中，这些导线一起捆束为单一的束，而在其他的情况中，未捆束这些导线。在其中使用了导线保护部件的情况中，有待设置适用于导线保护部件的约束条件。迄今为止描述的步骤S1对应于权利要求中的“设置步骤”和“设置单元”。

下一步，在步骤S2中，形成电导线和/或导线保护部件的有限元模型。通过将导线保护部件分为多个矩形有限元，形成了导线保护部件的有限元模型。电导线的有限元模型被形成为使得电导线分为多个梁元素。步骤S2对应于权利要求中的有限元模型形成步骤和有限元模型形成装置。

下一步，在步骤S3中，针对每个有限元，执行振动分析处理。具体地，在步骤S301中，基于这样的假设，即作为多个电导线的束的导线线束作为对象发生振动，表达式(4)应用到该导线线束，用以计算该导线线束的固有频率。在该情况中，计算作为刚度矩阵[K]的独立元素的几何属性和材料属性，该计算基于这样的假设，即这些属性是组成每个电导线和/或导线保护部件的几何属性和材料属性的结果。对于固有频率，如图7A～7C所示，计算对应于例如，第一、第二和第三振动模式的该固有频率值。有待计算的振动模式的数目和固有频率不限于所说明的情况。例如，第一、第二和第三振动模式被设置为默认值、并且可以通过使用输入设备52而被改变。

在固有频率计算之后，执行步骤S302和S303，其中固有频率应用到通过对表达式(2)进行傅立叶变换而获得的表达式，如上文所述，由此针对每个电导线和/或导线保护部件，计算所有有限元的位移和应力。在该情况中，并入了关于电导线是否捆束为单一束的信息、以及关于是否存在特定的一个或者多个电导线与绝缘锁定带或胶带相接触的信息(其是在步骤S1中被设置为约束条件)，作为牵涉表达式(2)中全部的惯性矩阵[M]、阻尼系数矩阵[C]和外力{F(t)}中的信息。

在步骤S304中，关于每次每个固有频率而计算的位移和应力与作为弯曲寿命预测对象的每个电导线和/或导线保护部件的位置(有限元)信息相关联，并且将其写入到结果文件中。这些步骤S3、S301～S304对应于权利要求中的振动分析步骤和振动分析单元。

随后，在步骤S4中，对于弯曲寿命预测中的每个电导线和/或导线保护部件，从结果文件中记录的那些应力检索最大应力。在步骤S5中，读出针对弯曲寿命预测中的电导线和/或导线保护部件的预测函数。具体地，自存储在存储设备55中的弯曲寿命数据文件55b读出针对弯曲寿命预测中的电导线和/或导线保护部件的如步骤S1中所设置的大气温度的预测函数。步骤S4对应于权利要求中的最大应力检索步骤和最大应力检索元素，而步骤S5对应于权利要求中的预测函数读出步骤和预测函数读出单元。

在下一步骤S6中，在参考在步骤S5中读出的预测函数的情况下，获取了对应于每个电导线和/或每个导线保护部件最大应力(其是在步骤S4中获得的)的每个弯曲寿命。由这些弯曲寿命，获得了最短弯曲寿命。该最短弯曲寿命可以是，例如，自图4中的弯曲寿命函数获得的弯曲疲劳次数，或者可以是基于弯曲疲劳次数和对应于前者的固有频率而计算的疲劳时间。步骤S6对应于权利要求中的弯曲寿命预测步骤和弯曲寿命预测单元。

在步骤S7中，对应于最短弯曲寿命的位置由其有限元限定。在确定其中导线可能断开的导线部分的位置时，该位置限定是有用的。在步骤S8中，在步骤S7中限定的位置和在步骤S6中预测的弯曲寿命输出到显示设备53。由于除了弯曲寿命以外，还输出导线保护部件和/或电导线上的对应于最短弯曲寿命的位置，因此确保了更加准确的弯曲寿命预测。步骤S7对应于权利要求中的位置限定步骤和位置限定装置，而步骤S8对应于权利要求中的输出步骤和输出单元。

可以采用下列过程：在步骤S9中，预测干涉部分，并且在步骤S10中，输出预测的干涉部分。具体地，如步骤S304中所描述的，针对每个固有频率计算的应力以这样的状态存储在结果文件中，即这些应力同电导线和/或导线保护部件的位置(有限元)的信息相关联。因此，由该结果文件可以生成关于每个振动模式的预测形状，如图7A中的1a1、图7B中的1a2和图7C中的1a3所标出的。如上文所述，障碍物2的位置信息存储在存储设备55中。因此，如果该位置信息包含有关于每个振动模式的预测形状，则可以看到存在电导线将干涉障碍物2的可能性(参看图7C)。相反地，有可能预测将干涉障碍物2的电导线部分。步骤S9对应于权利要求中的干涉部分预测步骤。

如果在步骤S11中判断存在输出结果文件的命令，则在步骤S12中，结果文件55c的内容以文本的格式输出。该输出内容可以由显示设备53显示，或者通过打印设备54打印在纸上。而且，可以通过输入设备52指定待输出的内容。如果不需要内容输出，则可以结束处理步骤序列(步骤S11中的N)。

因此，本发明的实施例成功地提供了一种用于预测电导线等的弯曲寿命的方法和装置，其能够更加准确地预测导线的弯曲寿命，并且可以令人满意地满足在其中发生振动的环境中提高预测准确性的要求，并且提供了一种用于通过该方法预测弯曲寿命的程序。特别地，由于汽车发动机振动引起的电导线的断开寿命可以在短的时间内进行预测，并且不必执行疲劳试验。这是非常有利的效果。而且，同样令人满意的是，弯曲寿命是在严格的条件下预测的。因此，该实施例有利于进一步提高质量并且改善布线路径方案。

应当理解，本发明不限于上文提及的实施例。例如，导线保护部件不限于套管。而且，本发明不限于汽车内部，而是可以应用到工厂中发生振动的情况。

根据本发明，设置了多个电导线、大气温度、多个电导线的预振动形状和多个电导线的约束条件，并且形成了多个电导线的有限元模型。计算关于多个电导线预振动形状的固有频率和对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力，并且自关于每个电导线的算得的应力，检索最大应力。读出所设置的对应于多个电导线和大气温度的预测函数。在参考所读出的预测函数的情况下，获取对应于每个电导线的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短弯曲寿命，并且将其输出。因此，在不执行疲劳试验的情况下，可以准确地预测多个电导线的弯曲寿命。结果，提供了一种弯曲寿命预测方法，其可以满足缩短研发周期和提高预测准确性的要求。

根据本发明，设置了多个电导线和导线保护部件、大气温度、多个电导线的预振动形状和多个电导线的约束条件，并且形成了多个电导线的有限元模型。计算关于多个电导线的预振动形状的固有频率，并且计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力，并且自关于每个电导线的算得的应力，检索最大应力。读出所设置的对应于多个电导线和大气温度的预测函数。在参考所读出的预测函数的情况下，获取对应于每个电导线的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短弯曲寿命，并且将其输出。因此，在不执行疲劳试验的情况下，可以准确地预测包括导线保护部件的多个电导线的弯曲寿命。结果，提供了一种弯曲寿命预测方法，其可以充分地满足缩短研发周期的要求。

根据本发明，多个电导线被当作具有多个电导线的束的类似导线的结构，并且计算该多个电导线的固有频率。该特征导致了计算量的减少。实现了所消耗的用于弯曲寿命预测时间的进一步缩短。

根据本发明，当多个电导线捆束为单一的束时，并且多个电导线的成束在设置步骤中被设置为一个约束条件。这确保了更加准确的弯曲寿命预测。实际上，在某些情况中，多个电导线捆束为单一的束，而在其他情况中，它们未被捆束。尽管这些情况清楚地相互区别，但是仍可以预测弯曲寿命。

根据本发明，连同弯曲寿命一起，通过位置限定步骤，还在导线保护部件或者电导线上限定了对应于最短弯曲寿命的位置，并且将其输出。该特征确保了弯曲寿命的更加准确的预测。

根据本发明，还预测在每个导线保护部件或者每个电导线上的由振动引起的干涉部分。因此，通过该特征，通过导线的接触，可以设计出避免导线断开的最优化布线路径。

根据本发明，表示针对总体回归函数的下置信区间的曲线用于该预测函数，其中使用在多个典型的大气温度下关于导线保护部件和电导线的应力和弯曲疲劳次数的数据，统计计算该总体回归函数。因此，弯曲寿命是在严格的统计条件下预测的。显然，考虑到了关于预测函数的给定的统计可靠性，并且预测函数的计算过程是简单的。结果，在不添加复杂的处理过程的前提下，严格地预测了弯曲寿命。这有利于进一步提高质量并改善布线路径方案。

Claims (15)

1.一种预测由振动引起的多个导线的弯曲寿命的弯曲寿命预测方法，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该方法包括以下步骤：

预存储步骤，其中预存储表示大气温度、关于该多个导线的应力、和关于该多个导线的弯曲寿命之间关系的每个预测函数；

设置步骤，其中设置该多个导线、大气温度、该多个导线的预振动形状和该多个导线的约束条件；

有限元模型形成步骤，其中通过使用有限元方法，形成该多个导线的有限元模型；

振动分析步骤，其中计算关于预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索步骤，其中对于该多个导线中的每一个，从振动分析步骤中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出步骤，其中分别读取对应于在设置步骤中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测步骤，其中在参考在预测函数读出步骤中读出的预测函数的情况下，获取对应于该多个导线的每一个的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出步骤，其中输出在弯曲寿命预测步骤中获得的最短弯曲寿命。

2.权利要求1的方法，其中在振动分析步骤中，将该多个导线当作是其中该多个导线被捆束的布线结构，并且分别计算该多个导线的固有频率。

3.权利要求1的方法，其中该多个导线捆束为单一的束，并且该多个导线的成束被设置为设置步骤中的约束条件之一。

4.权利要求1的方法，进一步包括位置限定步骤，其中在导线上限定对应于最短弯曲寿命的位置，输出步骤输出由该位置限定步骤所限定的位置。

5.权利要求1的方法，其中

在振动分析步骤中，计算对应于固有频率的有限元模型的有限元的位移，

该方法包括干涉部分预测步骤，其中基于所计算的位移，预测由振动引起的该多个导线上的干涉部分，并且

输出步骤输出预测的干涉部分。

6.权利要求1的方法，其中使用表示针对总体回归函数的下置信区间的曲线用于预测函数，其中通过使用在多个典型的大气温度下针对该多个导线获得的应力和有关弯曲疲劳寿命的数据，统计计算该总体回归函数。

7.一种弯曲寿命预测方法，其预测多个电导线和用于保护该多个导线防止其由振动引起弯曲的导线保护部件的弯曲寿命，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该方法包括以下步骤：

预存储步骤，其中预存储大气温度、关于该多个导线和该导线保护部件的应力、和关于该多个导线和该导线保护部件的弯曲寿命之间的关系；

设置步骤，其中设置该多个导线、该导线保护部件、大气温度、该多个导线和该导线保护部件的预振动形状、以及该多个导线和该导线保护部件的约束条件；

有限元模型形成步骤，其中通过使用有限元方法，形成该多个导线和该导线保护部件的有限元模型；

振动分析步骤，其中计算关于该多个导线和该导线保护部件的预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索步骤，其中对于该多个导线中的每一个和该导线保护部件，从振动分析步骤中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出步骤，其中读取对应于在设置步骤中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测步骤，其中在参考在预测函数读出步骤中读出的预测函数的情况下，分别获取对应于该多个导线和该导线保护部件的最大应力的弯曲寿命，并且自所述弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出步骤，其中输出在弯曲寿命预测步骤中获得的最短弯曲寿命。

8.权利要求7的方法，其中在振动分析步骤中，将该多个导线当作是其中该多个导线被捆束的布线结构，并且分别计算该多个导线的固有频率。

9.权利要求7的方法，其中该多个导线捆束为单一的束，并且该多个导线的成束被设置为设置步骤中的约束条件之一。

10.权利要求7的方法，进一步包括位置限定步骤，其中在该导线或者该导线保护部件上限定对应于最短弯曲寿命的位置，输出步骤输出由该位置限定步骤所限定的位置。

11.权利要求7的方法，其中

在振动分析步骤中，计算对应于固有频率的有限元模型的有限元的位移，

该方法包括干涉部分预测步骤，其中基于所计算的位移，预测由振动引起的该多个导线或者该导线保护部件上的干涉部分，并且

输出步骤输出预测的干涉部分。

12.权利要求7的方法，其中使用表示针对总体回归函数的下置信区间的曲线用于预测函数，其中使用在多个典型的大气温度下针对该多个导线和该导线保护部件获得的应力和有关弯曲疲劳寿命的数据，统计计算该总体回归函数。

13.一种用于预测由振动引起的多个导线的弯曲寿命的弯曲寿命预测设备，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该设备包括：

预存储单元，用于预存储表示大气温度、关于该多个导线的应力、和关于该多个导线的弯曲寿命之间关系的每个预测函数；

设置单元，用于设置该多个导线、大气温度、该多个导线的预振动形状以及该多个导线的约束条件；

有限元模型形成单元，用于通过使用有限元方法形成该多个导线的有限元模型；

振动分析单元，用于计算关于预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索单元，用于针对该多个导线中的每一个，从振动分析单元中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出单元，用于分别读取对应于在设置单元中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测单元，用于在参考在预测函数读出单元中读出的预测函数的情况下，获取对应于该多个导线的每一个的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出单元，用于输出在弯曲寿命预测单元中获得的最短弯曲寿命。

14.权利要求13的设备，其中

振动分析单元计算对应于固有频率的有限元模型的有限元的位移，

该设备包括干涉部分预测单元，其用于基于所计算的位移，预测由振动引起的该多个导线或者导线保护部件上的干涉部分，并且

输出单元输出预测的干涉部分。

15.一种计算机可读记录介质，其存储用于预测由振动引起的该多个导线弯曲寿命的程序，其中该多个导线的每一个的至少两个点是被约束的，该程序使计算机用作：

预存储单元，用于预存储表示大气温度、关于该多个导线的应力、和关于该多个导线的弯曲寿命之间关系的每个预测函数；

设置单元，用于设置该多个导线、大气温度、该多个导线的预振动形状以及该多个导线的约束条件；

有限元模型形成单元，用于通过使用有限元方法形成该多个导线的有限元模型；

振动分析单元，用于计算关于预振动形状的固有频率，并且分别计算对应于该固有频率的有限元模型的独立有限元中的应力；

最大应力检索单元，用于针对该多个导线中的每一个，从振动分析单元中计算的应力中检索最大应力；

预测函数读出单元，用于分别读取对应于在设置单元中设置的大气温度的预测函数；

弯曲寿命预测单元，用于在参考在预测函数读出单元中读出的预测函数的情况下，获取对应于该多个导线的每一个的最大应力的弯曲寿命，并且自该弯曲寿命获得最短的弯曲寿命；和

输出单元，用于输出在弯曲寿命预测单元中获得的最短弯曲寿命。

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