JP2008146286A - 撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル、撚り線ワイヤの加工方法、及び撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の素線からなる線状部材の成形シミュレーションにおいて、成形条件が見つけ易く成形品形状も安定化し、安定した収束性を得ながら短時間で計算を終了させる。
【解決手段】撚り線ワイヤ１３の外周面を包絡して形成した断面が円２０であって、この断面をその図心Ｏを通る区画線２１ａ，２１ｂで４つに区切って４つの区画部２２〜２５を形成し、この４つの区画部２２〜２５のそれぞれに異なるポアソン比を与え、かつ断面を軸方向に延長して１本の線状部材の解析モデル１３を形成する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、複数の素線を撚り合わせて形成される撚り線ワイヤを曲げ又は捩って形状を成形する際の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル、撚り線ワイヤの加工方法、及び撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーション方法に関する。

医療機器の１つである内視鏡処置具の高周波スネア、バスケット型回収鉗子等の成形品を成形するには、複数の金属線（素線）を撚り合わせて構成される撚り線ワイヤを、手作業により所定の形状にフォーミング（成形）する方法が一般的に行われている。

一方、この種の内視鏡処置具は、市場の拡大により生産数の増大が見込まれているため、大量生産が要請されているが、この場合、例えば成形用の金型を利用しながらの自動化設備が必要になってくる。

しかし、自動化設備を製作しても、その後、成形品形状を安定化するための成形条件を模索しながら成形品を試作、評価するためには多大な時間と費用を要する。これに対し、成形条件の模索には、シミュレーション技術を利用するのが有効である。

例えば、撚り線ワイヤのフォーミング過程のシミュレーションでは、一般には、撚り線ワイヤを構成する各素線の構造、境界条件を厳密にモデル化する。しかし、厳密に撚り線ワイヤの挙動をモデル化するために、要素数、接触部位の組み合わせが増加するので、膨大な計算時間（例えば５日程度）を要している。

これを解決すべく、例えば、シミュレーションモデルを簡略化する方法として、自動車部品に用いられるワイヤハーネスの変形挙動を精度良く予測するシミュレーション方法が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１では、梁要素を用いて変形挙動が予測できるようにワイヤをモデル化して、計算時間を短縮化している。
特開２００４−３６２５４２号公報

しかし、特許文献１では、成形に用いられる金型やその他の部材及びワイヤ同士の接触を定義することはできない。また、ワイヤ自体の塑性変形を考慮できない等の問題がある。このため、いわゆるバルクフォーミング（型成形）による変形挙動を精度良くシミュレートするのは困難であった。

一方、内視鏡処置具のように金型を利用しながら撚り線ワイヤを変形させて成形品の形状を成形する場合、撚り線ワイヤを構成する各素線の構造及びその内部の接触の問題により、シミュレーションでの解の収束性が悪くなり、計算はできても短時間で終了しないという課題があった。

本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、撚り線ワイヤのような複数の素線からなる線状部材の成形シミュレーションにおいて、その挙動を精度良く安定した収束性を得ながら短時間で計算を終了させることができる撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル、撚り線ワイヤの加工方法、及び撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーション方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルの発明は、
撚り線ワイヤの外周面を包絡して形成した断面が円であって、前記断面をその図心を通る区画線で少なくとも２つに区切って複数の区画部を形成し、該複数の区画部の少なくとも2つに異なる材料物性値を与え、かつ前記断面を軸方向に延長して１本の線状部材の解析モデルを形成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルにおいて、
前記断面を軸方向に延長し、かつ前記図心を中心としてスパイラル状に捩ったことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルにおいて、
前記複数の区画部はそれぞれ等分に分割されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルにおいて、
前記複数の区画部はそれぞれ非等分に分割されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルにおいて、
前記断面の図心を通る鉛直線に対して材料物性値が左右非線対称となるように、前記複数の区画部の少なくとも2つに異なる材料物性値を与えたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルにおいて、
前記材料物性値としてポアソン比を用いたことを特徴とする。

請求項７に係る撚り線ワイヤの加工方法の発明は、
請求項１〜６に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルを用い、得られた加工条件で撚り線ワイヤの型成形を行うことを特徴とする。

請求項８に係る撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーション方法の発明は、
請求項１〜６に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルを用い、コンピュータにより変形挙動解析することを特徴とする。

本発明によれば、撚り線ワイヤのような複数の素線からなる線状部材の成形シミュレーションあるいは加工において、その挙動を精度良く安定した収束性を得ながら短時間で計算を終了させることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（撚り線ワイヤの実際の変形）
図１は、シミュレーションではなく、実際に行う撚り線ワイヤのＶ曲げ実験に用いる成
形装置の構成を示す図である。

この成形装置は、角度αが９０°又は４５°のＶ字形の凸部１１ａを有する上型１１と
、上型１１の凸部１１ａに嵌合可能に対向配置されＶ字形の凹部１２ａを有する下型１２
とを有している。なお、この成形装置は、上型１１の凸部１１ａの頂部が下型１２上に載置した直線状の撚り線ワイヤ１３に当接した後に、下型１２の凹部１２ａに対する撚り線ワイヤ１３の押し下げ量（すなわち、上型１１のストローク量）を変化させることができるようになっている。そして、この上型１１と下型１２との間に撚り線ワイヤ１３を挟み込み、下型１２に対して上型１１を接近移動させる。

下型１２に対して上型１１を接近移動させると、図２のように、撚り線ワイヤ１３の長手方向の中途部にＶ字部１３ａが形成される。その後、この撚り線ワイヤ１３を、不図示
の別の成形型によりＶ字部１３ａを中心として、左右略対称にループ状の湾曲部を形成す
るように折り曲げる。

図３は、この撚り線ワイヤ１３を用いて製造された内視鏡処置具の一例としての高周波スネア１５を示している。この高周波スネア１５は、Ｖ字部１３ａを先端側とし、ループ
状の湾曲部Ａが形成された撚り線ワイヤ１３がチューブ１４に出退自在に挿通されている。このループ状の湾曲部Ａの横幅（出退方向と略直交する方向）は、Ｖ字部１３ａの弾発
力により確保されることになる。

図４は、撚り線ワイヤ１３の断面図を示している。この撚り線ワイヤ１３は、中央側の１個の素線束（「ストランド」ともいう）１３０と、その周囲の６個の素線束１３０と、の全部で７個の素線束１３０を撚りあわせて形成されている。また、中央側の１個の素線束１３０と周囲の６個の素線束１３０との間には、６個の空孔１４０が形成されている。

図５は、１個の素線束１３０の拡大図を示している。すなわち、素線束１３０は、中央側の１本の素線（芯線）１３１と、その周囲の６本の素線１３１と、の全部で７本の素線１３１を撚りあわせて形成されている。このように高周波スネア１５として、撚り線ワイヤ１３を用いたのは、特にループ状の湾曲部Ａがしなやかに弾性変形してほしいからである。これに対し、撚り線ワイヤ１３に代えて１本の単線を用いた場合は、この湾曲部Ａが変形しにくくなるからである。
（シミュレーションモデルの作成）
図６〜図１０は、本実施形態のシミュレーションモデルの作成工程を示す。本実施形態では、シミュレーションモデルを医療用の処置具（例えば高周波スネア）に適用する場合について説明する。

図６は、スパイラル状に捩られた一般的な撚り線ワイヤモデル１３’の外観を示している。このように、撚り線ワイヤモデル１３’を７本の素線束１３０'で構成し、実際の撚り線ワイヤに近づけるように忠実に再現しようとすると、ＣＡＤの操作も熟練を要し、モデルを構築するにも相当の時間を要する。

このため、本実施形態では、撚り線ワイヤの微細構造を忠実にモデル化することなく、簡略化したモデルでありながら、実際の撚り線ワイヤ１３を成形（フォーミング）したときの捩れ、回転、平面度を必要十分な精度で計算できるようにした。

すなわち、本実施形態では、図７に示すように、第１工程において、シミュレーションモデルの対象となる実際の撚り線ワイヤ１３の外周面を包絡し、断面が円２０の包絡線を形成する。この包絡線で形成された円２０を包絡線形成円という。

第２工程では、図８に示すように、この円（包絡線形成円、以下では円という）２０の２次元断面（ＸＹ平面）をその図心Ｏを通る区画線２１ａ，２１ｂで少なくとも２つ（本実施形態では４つ）に区切って各区画部２２〜２５を形成する。本実施形態では、この区画部２２〜２５をそれぞれ等分に分割した。但し、これに限らず、例えば区画部の大きさを変えるように中心角を異ならせて非等分に分割しても良い。更に、分割された各区画部２２〜２５に異なる材料物性値を入力する。この材料物性値としては、後述するように、ポアソン比を用いた。

次に、図９に示すように、この円２０の２次元断面（ＸＹ平面）を、実験に用いる撚り線材料と同等の長さに軸方向（Ｚ方向）に延長して、第１解析モデルとなる１本の線状部材１１３'を形成する。なお、この状態の線状部材１１３'も、後述する図１８に示すように解析モデル１１３’（３次元モデル）となり得るが、ここでは説明を省略する。

第３工程では、図１０に示すように、円２０の２次元断面（ＸＹ平面）を軸方向（Ｚ方向）に延長して形成した１本の線状部材１１３'（図９参照）を、実際の撚り線ワイヤの撚りピッチと同じピッチで図心Oを中心としてスパイラル状に捩って、第２解析モデルとなる解析モデル１１３（３次元モデル）を形成する。

そして、この解析モデル１１３の各区画部２２〜２５（図８参照）に、異なる材料物性値をスパイラル状に配置する。なお、この場合、円２０の断面を軸方向に延長してスパイラル状に捩ることと、各区画部２２〜２５ごとに異なる材料物性値を入力することとを同時に行っても良い。

更に、この異なる材料物性値に関しては、一般的な材料物性値であるヤング率Ｅ（ここでは固定値とする）とポアソン比ν（ヤング率Ｅと横弾性係数Ｇから算出する）を、実際の撚り線ワイヤのＶ曲げによる実験結果と一致するように、その補正値を入力する。

次に、上記で作成した１本の線状の解析モデル１１３を用い、シミュレーションによる９０°のＶ曲げを実施した。すなわち、図１１に示すように、角度が９０°のＶ字状に形成された上型１１１と下型１１２との間に、スパイラル状に捩った１本の線状の解析モデル１１３を配置する。そして、上型１１１を下型１１２の方向に接近移動させて、１本の線状の解析モデル１１３の軸方向の中間点をＶ字状に曲げる。

図１２は、Ｖ字状に曲げることにより、解析モデル１１３の断面の外周上の１つの節点２０ａが、時計方向に微小角度回転して節点２０ｂに移動した状態を示している。
すなわち、所定長さの１本の線状の解析モデル１１３を軸方向の両端で支持し、中間に集中荷重を作用させた場合に、解析モデル１１３の軸方向の両端間には捩れモーメントが作用し、円断面の外周上の節点２０ａが、矢印方向の節点２０ｂに移動して所定角度捩られる。

このときの挙動を解析するために、図１２に示したように、円２０の断面を複数の三角形要素で区切り、多数のメッシュ（３０ａ〜３０ｌ）を生成する。そして、それぞれのメッシュ（３０ａ〜３０ｌ）に所定の捩れモーメントが作用することで、円２０の外周上の節点２０ａが節点２０ｂに移動してズレが生じる。そして、このズレにより、解析モデル１１３の軸方向の両端間に捩れ角となって現れる。

ここで、１本の線状の解析モデル１１３の材料物性値（物理的特性値）については、実際に撚り線ワイヤ１３を引張試験の結果から算出した。そして、本実施形態では、ヤング率Ｅ＝１１５００ｋｇｆ／ｍｍ²，ポアソン比ν＝０．３，０．２％耐力＝１８ｋｇｆ／ｍｍ²を使用した。但し、この材料物性値を、そのまま解析モデル１１３の各区画部２２〜２５に入力するのではなく、その補正値を入力するのである。

例えば、ポアソン比νの値の入力方法として、図８に示したように、円形状の断面を４つの区画部２２〜２５に等分割し、それぞれのポアソン比νを、反時計回りに順番に０．３６、０．２９、０．３６、０．２９と入力した。これについては次述する。

ここで、ヤング率をＥ＝１１５００ｋｇｆ／ｍｍ²に固定した場合のポアソン比νの補正値について説明する。
まず、実物の撚り線ワイヤ（７本撚り）１３を用い、１ピッチ分の長さで金型により予めＶ曲げしたときの軸方向の両端間に生じる捩れ角を調べておく。図１３及び図１４は、上型１１と下型１２の角度をそれぞれα＝４５°とα＝９０°に設定した場合、実物の撚り線ワイヤ１３に形成されるＶ曲げ角度（横軸）と捩れ角度（縦軸）との関係を示している。

図１３に示すように、４５°Ｖ曲げの場合、角度αが４５°のＶ字形の凸部１１ａ（図
１参照）を有する上型１１と下型１２を用いる。そして、下型１２に対する上型１１の上下方向のストローク量を変更して、そのストローク量に応じた捩れ角度を測定した。このようにして、撚り線ワイヤ１３の曲げ角度としてストローク量が大きい順に、４５°、６５°、８５°、１０５°、１２５°を設定し、それぞれの位置における撚り線ワイヤ１３の捩れ角度を測定した。

その結果、実際の実験において、例えばＶ曲げ角度が４５°の場合は捩れ角度は略４５°となり、また、Ｖ曲げ角度が１０５°の場合は捩れ角度は略３０°となった。よって、これらＶ曲げ角度と捩れ角度とは比例関係を有している。

同様に、図１４に示すように、９０°Ｖ曲げの場合、角度αが９０°のＶ字形の凸部１
１ａ（図１参照）を有する上型１１と下型１２を用いる。そして、下型１２に対する上型１１の上下方向のストローク量を変更することで、撚り線ワイヤ１３の曲げ角度としてストローク量が大きい順に、９０°、１１０°、１３０°、１５０°、１７０°を設定し、それぞれの位置における撚り線ワイヤ１３の捩れ角度を測定した。

その結果、例えばＶ曲げ角度が９０°の場合は捩れ角度は略７０°となり、また、Ｖ曲げ角度が１３０°の場合は捩れ角度は略４０°となった。この場合も、Ｖ曲げ角度と捩れ角度とは比例関係を有している。

ここで、発明者は、ポアソン比νの補正値を決定するにあたり、撚り線ワイヤ１３の軸方向の両端間に生じる捩れ角度θと、撚り線ワイヤ１３のヤング率Ｅ及びポアソン比νの間には、下式に示されるような相関関係があると考えた。

捩れ角度θ＝Ｆ（Ｅ、ν）
一方、撚り線ワイヤ１３のヤング率Ｅとポアソン比ν、及び横弾性係数Ｇの間には、２（１＋ν）Ｇ＝Ｅ の関係があることが知られている。そこで、ヤング率Ｅとポアソン比νを指定すれば横弾性係数Ｇが得られ、捩れ角度が計算できることになる。

こうして、本実施形態では、実際の撚り線ワイヤ１３の実験結果とシミュレーション解析結果とが合致するように、材料物性値としてのポアソン比νの補正値を設定した。この場合、１本の線状の解析モデル１１３のポアソン比νとして、断面を４つに分割した各区画部２２〜２５に、例えばヤング率Ｅを固定し、補正値を実際のポアソン比ν（＝０．３）の±２０％の範囲（０．２４〜０．３６）で設定した（図８参照）。

次に、本実施形態のシミュレーション解析結果について説明する。
上記で作成した解析モデル１１３を用いて、角度９０°及び４５°のＶ曲げのシミュレーション解析を実施した。すなわち、図１１に示したように、上型１１１と下型１１２の間に解析モデル１１３を配置して、上型１１１のストローク量をＡ〜Ｄの４種類に変化させて上型１１１を下型１１２の方向に接近移動させた。そして、解析モデル１１３を、上型１１１の凸部の頂部で曲げた。なお、ストローク量の大きさはＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの関係になっている。

また、本シミュレーション解析では、上記により求めたポアソン比νの補正値を用いて、解析モデル１１３をＶ曲げした後の捩れ角度の計算を行った。
図１５は、Ｖ曲げ角度をα＝９０°に設定した場合、ストローク量（横軸）とワイヤの曲げ角度（縦軸）とのシミュレーション解析の結果と実際の実験結果とを示す図である。なお、ワイヤの曲げ角度とは、図２に示した撚り線ワイヤ１３のＶ字部１３ａの曲げ角度のことである。また、図中の×は実験結果を、○はシミュレーション解析結果を示している。

図１５によれば、例えば、ストローク量がＡの場合、ワイヤの曲げ角度は略８５°〜１００°となっており、ストローク量がＢの場合、ワイヤの曲げ角度は略１２０°となっている。すなわち、ストローク量が大きいほどＶ曲げ後の角度（戻り角度）は小さく、また、ストローク量が小さいほどＶ曲げ後の角度（戻り角度）は大きくなっている。また、同じストローク量において、×と○が接近しており、解析結果と実験結果とが近似していることから、両者にはほとんど差がないことが明らかである。

また、図１６は、Ｖ曲げ角度をα＝９０°に設定した場合、ストローク量（横軸）とワイヤの捩れ角度（縦軸）とのシミュレーション解析の結果と実際の実験結果とを示す図である。なお、図中の×は実験結果を、○はシミュレーション解析結果を示している。

例えば、ストローク量がＡの場合、ワイヤのＶ曲げ後の捩れ角度は略６０°〜７０°となっており、ストローク量がＢの場合、ワイヤのＶ曲げ後の捩れ角度は略５０°〜６０°となっている。すなわち、ストローク量が大きいほどＶ曲げ後のワイヤの捩れ角度は大きくなっている。また、同じストローク量において、×と○が接近しており、解析結果と実験結果とが近似していることから、両者にはほとんど差がないことが明らかである。

以上から、９０°Ｖ曲げにおける上型のストローク量とＶ曲げ後の角度、及び９０°Ｖ曲げにおける上型のストローク量と捩れ角度の傾向は、解析結果と実験結果とが略一致しており、本実施形態のシミュレーション解析モデルは、実用の範囲内で問題ないレベルであるといえる。

また、シミュレーション解析の解を得るまでの工程において、若しも撚り線ワイヤ１３を忠実に再現してシミュレーション解析を行おうとすれば、図４に示したように、７×７＝４９本の素線１３１を対象としなければならない。しかし、本実施形態によれば、撚り線ワイヤ１３の外周面を包絡して形成した円２０を複数の区画部２２〜２５に区切り、各区画部２２〜２５に異なる材料物性値をスパイラル状に入力して解析を行うようにしたので、安定した収束性が得られ、現実的な解析時間で解を得ることができた。

更に、図１７は、Ｖ曲げ角度をα＝４５°に設定した場合、ストローク量（横軸）とワイヤの捩れ角度（縦軸）とのシミュレーション解析の結果と実際の実験結果とを示す図である。なお、図中の×は実験結果を、○はシミュレーション解析結果を示している。

例えば、ストローク量がＡの場合、ワイヤのＶ曲げ後の捩れ角度は略４０°〜４５°となっており、ストローク量がＢの場合、ワイヤのＶ曲げ後の捩れ角度は略３０°〜４０°となっている。すなわち、ストローク量が大きいほどＶ曲げ後のワイヤの捩れ角度は大きくなっている。また、同じストローク量において、×と○が接近しており、解析結果と実験結果とが近似していることから、両者にはほとんど差がない。

同図から、本実施形態のシミュレーション解析モデルを用いることで、４５°のＶ曲げにおいても、上型のストローク量と捩れ角度の傾向は概ね一致しており、本実施形態のシミュレーション解析モデルは、実用の範囲内で問題ないレベルであるといえる。また、本実施形態によれば、シミュレーション解析の解を得るまでの工程においても、安定した収束性が得られ、現実的な解析時間で解を得ることができた。
（第２の実施の形態）
図１８は、第２の実施の形態の解析モデル１１３’を示している。この実施形態では、断面の各区画部１２２〜１２５（図１９参照）に異なる材料物性値を入力して軸方向に延長し、スパイラル状に捩らずに１本の線状の解析モデル１１３’としたものである。

すなわち、前記第１の実施の形態の第１解析モデルに相当するものであり、図１９に示すように、撚り線ワイヤ１３の外周面を包絡して形成した円（包絡線形成円、以下では円という）１２０の断面を、その中心Ｏを通る区画線１２１ａ，１２１ｂで少なくとも２つ（本実施形態では４つ）に区切って、形成された各区画部１２２〜１２５に異なる材料物性値（ポアソン比）を入力する。

次に、この円１２０を、実験に用いる撚り線材料と同等の長さに軸方向に延長して１本の線状の解析モデル１１３’を形成する。
ここで、１本の線状の解析モデル１１３’の材料物性値（物理的特性値）については、前記と同様に、実際に撚り線ワイヤ１３を引張試験した結果から算出した。そして、本実施形態では、ヤング率Ｅ＝１１５００ｋｇｆ／ｍｍ²，ポアソン比ν＝０．３，０．２％耐力＝１８ｋｇｆ／ｍｍ²を使用した。

また、図１９に示したように、ポアソン比νの入力方法は、円形状の断面を４つの区画部１２２〜１２５に等分割し、材料物性値としてのポアソン比νを、反時計回りにν＝０．２、０．３，０．２、０．３と順番に入力した。ただし、本実施形態では、スパイラル状に捩らずに、異なるポアソン比νを軸方向に一様に入力した。また、本実施形態では、円形状の断面を中心角を同じにして等分に分割したが、これに限らず、区画部の大きさを変えるように中心角を異ならせて非等分に分割しても良い。

更に、本実施形態では、１本の線状の解析モデル１１３’を、円断面の図心Ｏを通る鉛直線Ｖ−Ｖに対して材料物性値（物理的特性値）が左右非線対称となるようにして線状の解析モデル１１３’の軸方向の両端支点により支持する。材料物性値が左右非線対称としたのは、若しも円断面の図心Ｏを通る鉛直線Ｖ−Ｖに対して左右線対称である場合は、線状の解析モデル１１３’の軸方向の中間に集中荷重が作用しても、軸方向の両端において捩れが生じないと考えられるからである。

次に、本実施形態のシミュレーション解析結果について説明する。
上記で作成した解析モデル１１３'を用いて、角度９０°のＶ曲げのシミュレーション解析を実施した。すなわち、図１１に示したと同様に、上型１１１と下型１１２の間に解析モデル１１３'を配置して、上型１１１のストローク量をＡ〜Ｄの４種類に変化させて上型１１１を下型１１２の方向に接近移動させた。

こうして、解析モデル１１３'を、上型１１１の凸部の頂部で曲げた。なお、上型１１１のストローク量の大きさは、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの関係になっている。
図２０は、Ｖ曲げ角度をα＝９０°に設定した場合のストローク量（横軸）とワイヤの捩れ角度（縦軸）とのシミュレーション解析の結果と、実際の実験結果とを示す図である。なお、図中の×は実験結果を、○はシミュレーション解析結果を示している。

例えば、ストローク量がＡの場合、ワイヤのＶ曲げ後の捩れ角度は略６０°〜７０°となっており、ストローク量がＢの場合、ワイヤのＶ曲げ後の捩れ角度は略４５°〜６０°となっている。すなわち、ストローク量が大きいほどＶ曲げ後のワイヤの捩れ角度は大きくなっている。また、同じストローク量において、×と○が接近しており、解析結果と実験結果が近似していることから、両者にはほとんど差がないことが明らかである。

同図から、本実施形態のシミュレーション解析モデルを用いることで、９０°のＶ曲げにおいても、上型のストローク量と捩れ角度の傾向は概ね一致しており、本実施形態のシミュレーション解析モデルは実用の範囲内で問題ないレベルであるといえる。また、本実施形態によれば、シミュレーション解析の解を得るまでの工程においても、安定した収束性が得られ、現実的な解析時間で解を得ることができた。

撚り線ワイヤのＶ曲げ実験に用いる成形装置の構成を示す図である。 撚り線ワイヤにＶ字部を形成した状態を示す図である。 高周波スネアの平面図である。 撚り線ワイヤの断面構成を示す図である。 素線束の断面構成を示す図である。 一般的な撚り線ワイヤモデルの外観を示す図である。 撚り線ワイヤの外周面を包絡して断面が円を形成した図である。 円の断面を区画線で区切って区画部を形成した状態を示す図である。 円の断面を軸方向に延長して形成した１本の線状部材を示す図である。 円の断面を軸方向に延長し、断面の図心を中心としてスパイラル状に捩って形成された解析モデルを示す図である。 上型と下型との間にスパイラル状に捩った解析モデルを配置した状態を示す図である。 解析モデルの円の断面の外周上の節点が移動した状態を示す図である。 実物の撚り線ワイヤの実験による４５°Ｖ曲げ角度と捩り角度との関係を示す図である。 実物の撚り線ワイヤの実験による９０°Ｖ曲げ角度と捩り角度との関係を示す図である。 ９０°Ｖ曲げを行ったときの、上型のストローク量とワイヤの曲げ角度とのシミュレーション解析の結果と実際の実験結果とを示す図である。 ９０°Ｖ曲げを行ったときの、上型のストローク量とワイヤの捩り角度とのシミュレーション解析の結果と実際の実験結果とを示す図である。 ４５°Ｖ曲げを行ったときの、上型のストローク量とワイヤの捩り角度とのシミュレーション解析の結果と実際の実験結果とを示す図である。 第２の実施の形態の解析モデルを示す図である。 円の断面を区画線で区切って区画部を形成した状態を示す図である。 ９０°Ｖ曲げを行ったときの、上型のストローク量とワイヤの捩り角度とのシミュレーション解析の結果と実際の実験結果とを示す図である。

符号の説明

１１ 上型
１１ａ 凸部
１２ 下型
１２ａ 凹部
１３ 撚り線ワイヤ
１３’ 撚り線ワイヤモデル
１３ａ Ｖ字部
１４ チューブ
１５ 高周波スネア
２０ 円（包絡線形成円）
２１ａ 区画線
２１ｂ 区画線
２２ 区画部
２３ 区画部
２４ 区画部
２５ 区画部
１１１ 上型
１１２ 下型
１１３ 解析モデル
１１３’ 解析モデル
１２０ 円（包絡線形成円）
１２１ａ 区画線
１２１ｂ 区画線
１２２ 区画部
１２３ 区画部
１２４ 区画部
１２５ 区画部
１３０ 素線束
１３１ 素線
１４０ 空孔
Ａ部 湾曲部
Ｏ 図心

Claims (8)

1. 撚り線ワイヤの外周面を包絡して形成した断面が円であって、前記断面をその図心を通る区画線で少なくとも２つに区切って複数の区画部を形成し、該複数の区画部の少なくとも2つに異なる材料物性値を与え、かつ前記断面を軸方向に延長して１本の線状部材の解析モデルを形成した
   ことを特徴とする撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル。
2. 前記断面を軸方向に延長し、かつ前記図心を中心としてスパイラル状に捩った
   ことを特徴とする請求項１に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル。
3. 前記複数の区画部はそれぞれ等分に分割されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル。
4. 前記複数の区画部はそれぞれ非等分に分割されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル。
5. 前記断面の図心を通る鉛直線に対して材料物性値が左右非線対称となるように、前記複数の区画部の少なくとも2つに異なる材料物性値を与えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル。
6. 前記材料物性値としてポアソン比を用いた
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデル。
7. 請求項１〜６に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルを用い、得られた加工条件で撚り線ワイヤの型成形を行う
   ことを特徴とする撚り線ワイヤの加工方法。
8. 請求項１〜６に記載の撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーションモデルを用い、コンピュータにより変形挙動解析する
   ことを特徴とする撚り線ワイヤの変形挙動解析シミュレーション方法。