2016年，美国铅球选手米歇尔·卡特(Michelle Carter)在里约热内卢奥运会上夺得金牌。她获胜的“推杆”，即推动一个被称为“击球”的沉重球形球的动作，飞行了惊人的20.63米。这本质上就像把一颗4公斤(8.8磅)的炮弹扔过一头成年抹香鲸的身体。大多数人只是幸运地避免了自己的脚掉下子弹。

对于那些不熟悉铅球运动的人来说，你可能会猜测，要赢得铅球比赛，最需要的技能应该是蛮力。毕竟，肌肉最发达的运动员难道不能比他们的竞争对手更快地推进吗?

当与世界上最好的运动员竞争时，每一个微小的优势都很重要。选手们练习复杂的滑翔或旋转技术，以最大限度地利用每一次推动所产生的力量。他们也密切记录数据，如释放高度，释放角度，和射击速度，以实现最佳可能的结果。

仿真软件可用于研究这些输入参数对铅球投掷距离的影响。使用牵牛星OptiStruct^TM在美国，牵牛星的工程师对飞行中的镜头进行了显式动力学分析，以研究各种输入对飞行总距离的影响。显式动态分析捕捉了物体经历高度非线性、瞬态动力的短持续时间事件的物理特性。

首先进行了优化研究，以确定45度左右的释放角是产生最大距离的理想释放角。使用1680毫米(约5英尺5英寸)的释放高度，45度的释放角度，以及13.5米每秒的投掷速度，工程师们能够模拟出20.4米的投掷距离——几乎与卡特的致胜推杆相同。有了精确模拟真实世界物理的能力，运动员可以使用软件来探索释放角度或释放高度的微小变化会对他们的最大距离产生积极或消极的影响。

在第二个仿真中，应用OptiStruct研究了掷铁饼角度的影响。使用每秒10米的速度，但调整投掷角度，我们可以看到微小的机械调整可以对结果产生多大的影响。当铁饼以60度角抛出时，它的飞行距离为9.9米。将投掷角度调整为45度后，铁饼飞行了12米，比最初的投掷距离增加了19%以上。对这些输入参数的进一步探索可以帮助运动员和他们的教练确定掷铁饼或铅球的最佳方式，帮助他们最大限度地发挥自己的能力，使他们在与他们的项目的最佳位置。

铅球和铁饼是比较简单的例子，使用模拟来优化性能。工程师通常可以利用他们的专业知识和判断力对简单的设计进行决策，但当面对具有许多相关参数的更复杂的产品设计时，就很难找到最佳的平衡。迭代方法(调整参数，重新运行模拟，查看结果，重复)很快就会变得单调乏味，不足以探索所有可能的组合，让工程师不确定是否还有未探索的选项。

实验设计(DOEs)和优化是有用的工具，可以用于解决这些问题中的一些。但是这些多运行模拟并不一定容易定义、设置和管理。计算机辅助工程(CAE)前处理器和后处理器通常没有用于这一目的的集成工具。即使他们这样做了，也可能有一个陡峭的学习曲线，并且工具通常不是非常友好。因此，它们通常仍然是某些“专家”的领域。

Altair®HyperWorks®Design Explorer将这些探索工具以一种自然、无缝、直观的方式带给产品工程师和分析师。Design Explorer提供了端到端的工作流，从定义和执行，到后处理和解释实时产品性能预测和评估的多运行模拟。

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