JP4235064B2 - ワイヤー様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 - Google Patents
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Description
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
(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).各梁要素に線形性が保たれるものと仮定する。
(4).ワイヤーハーネスの断面を円形であると仮定する。
本実施形態において、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。
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
密度ρ
縦弾性係数E
横弾性係数G
なお、後述するが、本明細書中、長さl、断面積A、断面2次モーメントI、及び、断面2次極モーメントJを形状特性とし、密度ρ、縦弾性係数E及び横弾性係数Gを材料特性としている。
Fxi:i番要素のxi軸方向の力
Fyi:i番要素のyi軸方向の力
Fzi:i番要素のzi軸方向の力
Mxi:i番要素のxi軸周りのモーメント
Myi:i番要素のyi軸周りのモーメント
Mzi:i番要素のzi軸周りのモーメント
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軸方向の角変位
θyi:i番要素のyi軸方向の角変位
θzi:i番要素のzi軸方向の角変位
αは左側の節点、βは右側の節点
を示す。
Kx=F…(1)
ここで、K:ばね定数、x:変位、F:力
を示す。
Fxi:i番要素のxi軸方向の力
Fyi:i番要素のyi軸方向の力
Fzi:i番要素のzi軸方向の力
Mxi:i番要素のxi軸周りのモーメント
Myi:i番要素のyi軸周りのモーメント
Mzi:i番要素のzi軸周りのモーメント
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軸方向の角変位
θyi:i番要素のyi軸方向の角変位
θzi:i番要素のzi軸方向の角変位
を示し、
i=1α、1β、2α、2β、3α、3βである。
[K]{x}={F}…(4)
となる。
したがって、例えば、各節点にクリップが取り付けられるものとして、クリップに加わる力を予め決定しておけば、上記式(4)に基づき、変位ベクトル{x}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、経路を決定しておけば、各節点における力ベクトル{F}を算出できる。このような基本的な考え方に基づき、本実施形態では、ワイヤーハーネスの予測経路及び歪み、応力、反力、モーメント等を算出する。上記変位ベクトル{x}及び力ベクトル{F}中の未知数は、公知のNewton−Raphson法や弧長法等を用いてその解を求めることができる。
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との関係を測定すればよい。
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の関係を測定すればよい。
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)
Claims (8)
- 複数本の線条材から構成されるワイヤー様構造物を、円形断面で線形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;前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様構造物を強制変位させた際の予測形状を算出し;そして、前記算出された結果を出力することを含む、ワイヤー様構造物の配線設計支援方法であって、
前記形状特性に関する情報が、前記ワイヤー様構造物の梁要素の断面積、長さ、断面2次モーメント、及び、断面2次極モーメントに関する情報を含み、
前記拘束条件に関する情報が、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に関する情報を含み、そして、
前記材料特性に関する情報が、前記梁要素の密度、縦弾性係数、及び、横弾性係数に関する情報を含む
ことを特徴とするワイヤー様構造物の配線設計支援方法。 - 複数本の線条材から構成されるワイヤー様構造物を、円形断面で線形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;初期値として設定された前記ワイヤー様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ワイヤー様構造物に対する拘束方向に基づいて、前記ワイヤー様構造物の初期形状を算出し;この初期形状に対して前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様構造物を強制変位させた際の予測形状を算出し;そして、前記算出された結果を出力することを含む、ワイヤー様構造物の配線設計支援方法であって、
前記形状特性に関する情報が、前記ワイヤー様構造物の梁要素の断面積、長さ、断面2次モーメント、及び、断面2次極モーメントに関する情報を含み、
前記拘束条件に関する情報が、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に関する情報を含み、そして、
前記材料特性に関する情報が、前記梁要素の密度、縦弾性係数、及び、横弾性係数に関する情報を含む
ことを特徴とするワイヤー様構造物の配線設計支援方法。 - 出力された前記予測形状に対して、前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件の変更に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様構造物を強制変位させた際の予測形状を再度算出し、この算出された結果を再度出力させて、最適な前記ワイヤー様構造物の形状を検証可能にすることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のワイヤー様構造物の配線設計支援方法。
- 複数本の線条材から構成されるワイヤー様構造物を、円形断面で線形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;前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様構造物を強制変位させた際の予測形状を算出し;そして、前記算出された結果を出力することにより、ワイヤー様構造物の最適な配線設計を支援するワイヤー様構造物の配線設計支援装置であって、
前記装置が、(A)前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性及び拘束条件に関する情報を設定する設定手段と、(B)前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様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、(C)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、を含み、
前記形状特性に関する情報が、前記ワイヤー様構造物の梁要素の断面積、長さ、断面2次モーメント、及び、断面2次極モーメントに関する情報を含み、
前記拘束条件に関する情報が、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に関する情報を含み、そして、
前記材料特性に関する情報が、前記梁要素の密度、縦弾性係数、及び、横弾性係数に関する情報を含む
ことを特徴とするワイヤー様構造物の配線設計支援装置。 - 複数本の線条材から構成されるワイヤー様構造物を、円形断面で線形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;初期値として設定された前記ワイヤー様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ワイヤー様構造物に対する拘束方向に基づいて、前記ワイヤー様構造物の初期形状を算出し;この初期形状に対して前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様構造物を強制変位させた際の予測形状を算出し;そして、前記算出された結果を出力することにより、ワイヤー様構造物の最適な配線設計を支援するワイヤー様構造物の配線設計支援装置であって、
前記装置が、(a)初期値として設定された前記ワイヤー様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ワイヤー様構造物に対する拘束方向に基づいて、前記ワイヤー様構造物の初期形状を算出する第1算出手段と、(b)前記初期形状に対して前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性及び拘束条件に関する情報を設定する設定手段と、(c)前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様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、(d)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、を有し、
前記形状特性に関する情報が、前記ワイヤー様構造物の梁要素の断面積、長さ、断面2次モーメント、及び、断面2次極モーメントに関する情報を含み、
前記拘束条件に関する情報が、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に関する情報を含み、そして、
前記材料特性に関する情報が、前記梁要素の密度、縦弾性係数、及び、横弾性係数に関する情報を含む
ことを特徴とするワイヤー様構造物の配線設計支援装置。 - 前記出力手段にて出力された前記予測形状に対して、前記ワイヤー様構造物の形状特性、前記材料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、前記ワイヤー様構造物を強制変移させた際の予測形状を再度算出して、この算出された結果を前記出力手段に再度出力させて、最適な前記ワイヤー様構造物の形状を検証可能にする検証手段を含むことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のワイヤー様構造物の配線設計支援装置。
- 複数本の線条材から構成されるワイヤー様構造物を、円形断面で線形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;前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様構造物を強制変位させた際の予測形状を算出し;そして、前記算出された結果を出力することにより、前記ワイヤー様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、
前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性及び拘束条件に関する情報を設定する設定手段、
前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様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、ワイヤー様構造物の配線設計支援プログラムであって、
前記形状特性に関する情報が、前記ワイヤー様構造物の梁要素の断面積、長さ、断面2次モーメント、及び、断面2次極モーメントに関する情報を含み、
前記拘束条件に関する情報が、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に関する情報を含み、そして、
前記材料特性に関する情報が、前記梁要素の密度、縦弾性係数、及び、横弾性係数に関する情報を含む
ことを特徴とするワイヤー様構造物の配線設計支援プログラム。 - 複数本の線条材から構成されるワイヤー様構造物を、円形断面で線形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;初期値として設定された前記ワイヤー様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ワイヤー様構造物に対する拘束方向に基づいて、前記ワイヤー様構造物の初期形状を算出し;この初期形状に対して前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様構造物を強制変位させた際の予測形状を算出し;そして、前記算出された結果を出力することにより、前記ワイヤー様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ワイヤー様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ワイヤー様構造物に対する拘束方向に基づいて、前記ワイヤー様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ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性及び拘束条件に関する情報を設定する設定手段、
前記ワイヤー様構造物の形状特性、材料特性、及び、拘束条件に関する情報を有限要素法に適用して、前記ワイヤー様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、ワイヤー様構造物の配線設計支援プログラムであって、
前記形状特性に関する情報が、前記ワイヤー様構造物の梁要素の断面積、長さ、断面2次モーメント、及び、断面2次極モーメントに関する情報を含み、
前記拘束条件に関する情報が、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に関する情報を含み、そして、
前記材料特性に関する情報が、前記梁要素の密度、縦弾性係数、及び、横弾性係数に関する情報を含む
ことを特徴とするワイヤー様構造物の配線設計支援プログラム。
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