春天即将来临,如果你住的地方很像我,似乎每一个其他的房子都有便携式篮球篮球准备好球员拉起从四面八方3分球。当我慢慢压低我的街道,密切关注孩子和跳跃的篮球,我想是时候我的孩子毕业”小是否“塑料箍箍一个合法的篮球体系。记住这个想法所需的必要的功能和一个特定的想法,我开始在网上寻找一个便携式篮球篮球。

令人惊讶的是,我的搜索结束,意识到一个系统,满足我所有的需求并不存在。如果符合我的大部分标准设计,成本超过3000美元,如果是我的价格范围,没有几个关键特性。因为我是一个机械工程师,曾获得先进的工程、设计、优化工具牵牛星HyperWorks™,我决定设计自己的。

首先,我定义了设计标准,包括我希望理想的特性:

• 调整边缘高度,能够轻松地和安全地调整边缘高度从7到10英尺,以适应不同年龄和技能水平
• 可玩性,良好的刚度球篮筐和篮板正确和质量分布保持系统稳定和接地
• 安全——距离的平面背板基础和结构应该是48 x 78英寸,重心应该低,尽可能远离篮筐
• 紧凑和便携式折叠结构的能力,符合标准的车库(84英寸高)和容易的位置存储在不同的位置
• 耐用- 8至10年的生命周期和能够承受户外条件(紫外线、雨、雪等)。
• 负担得起的,利用廉价的制造、材料和标准的现成的产品,而优化的材料和成本降到最低
• 容易组装和制造——准确而快速地组装和设计能力,这样可以利用当前制造技术

图1——开始布局和几何约束

simulation-driven这些初始步骤的设计过程中,我没有试图满足所有规定的设计目标在这个阶段开始。我的主要焦点是在机制、结构和质量分布。成本和生产被认为是但是没有驱动程序的设计。

这个系统有几个挑战应对我分为三个主要方面:几何结构和分析。早期步骤解决几个几何的挑战和许多的设计目标是通过仔细的几何设计的结构和机制。这包括创建一个机制来保证篮板垂直于地面上的所有变量高度,折叠组装成一个结构紧凑,小到可以装在一个标准的车库,和维护48 x 78英寸“远离”区域玩边缘高度提高运动员的安全。我利用牵牛星激发™因其直观的几何工具和创作牵牛星激励运动™对其运动仿真技术运动学形象化。这是完美的工具快速模拟设计,评估运动和排除故障。

图2 - 10点总体布局的位置和文件夹位置

一旦机械系统的整体布局完成,然后我关注结构性挑战,其中包括确保足够硬,减少材料的使用量,并使它强大到足以承受常见的磨损。这些挑战固有的与对方发生冲突。通常,与更多的材料刚度和结构更强,所以通常最小化的材料数量将降低僵硬和弱。关键是要把材料只有在必要的地方支持预期的负载,系统将经历在其整个生命周期。幸运的是,我没有想这个问题,因为迭代牵牛星OptiStruct™拓扑优化是为了我才这样做的。

最后的挑战分析,这是困难的,因为篮球篮球的装配经验各种负载在几个不同的配置。通常,在有限元分析(FEA)一个配置进行了分析和优化。正确地优化结构、负载情况下的所有配置都需要同时考虑在拓扑优化阶段。这需要至少5个不同的有限元模型来评估五个不同配置(7英尺8英尺。9英尺,10英尺,折叠)和负载情况。在拓扑优化,同时分析了五种型号来确定材料的最优位置。牵牛星OptiStruct多模型的优化(MMO)这是可能很少的努力。

图3——标准的现状设计的观点

接下来的步骤将包括确定材料最适合不同的组件,确定制造方法最有意义,继续优化和性能稳定。采取simulation-driven设计方法与Altair HyperWorks加速设计过程并产生更好的产品。这个篮球篮球系统是一个有趣的例子simulation-driven设计可以应用,但这个过程可以应用到无数的其他产品和结构。使用仿真设计周期加快,排除和可视化机制和优化结构组件只是几个Altair可以提供的许多工具。

想要了解更多关于这个实验背后的细节?点击在这里为更详细的初始步骤采取simulation-driven便携式篮球框系统设计方法。

牵牛星激发™Studio 2019.4中创建动画