“我在Altair ProductDesign工作了大约一年时间,试图将HyperWorks中的一个网球拍的复合lay-up有限元模型与现实世界中的对应模型联系起来。牵牛星的知识、勤奋、快速反应和对细节的关注给我留下了深刻的印象。在研究结束时,我们能够在4%的误差内预测并验证至少四个重要的网球拍性能特征。我们相信,在未来的产品设计中,这将使我们在面向市场的速度方面具有优势。”
- Bob Kapheim, Wilson Labs设计工程师
网球拍在虚拟环境中的建模
在探索有限元分析的发展过程中,威尔逊实验室的设计工程师Bob Kapheim熟悉了牵牛星的HyperWorks®软件和牵牛星产品设计工程服务。他了解到,Altair ProductDesign团队可以为Wilson执行软件模拟和测试相关性,而不必首先对软件进行投资。
虽然复合材料模拟技术对于威尔逊实验室的球拍团队和一般的体育用品行业来说是相对较新的和先进的,但Altair已经在诸如航空航天等行业广泛地从事复合材料模拟方法的研究,这些行业一直在常规地使用该技术。有了这个成熟的产品和经验基础,对于牛郎星来说,将该技术应用到网球拍的复合模拟中是相当简单的。“据我所知,我们从未取得过像与牛郎星合作那样大的进展。我们知道牵牛星将是一个很好的合作伙伴,因为他们能够准确地演示他们的软件将如何为工程师工作——这对我们来说意义重大。他们与我们合作,展示他们的产品如何解决我们的问题。”
最初的工作是用一个有限元模型完成的,该模型基于所提供的几何图形,代表了网拍的外模线(OML),没有钻,没有抓握,没有把手。
层压板的建模保持在一个简化的水平。对于每一层,都要检查铺层文件以了解层位,然后对表面进行修剪和组织。指定了厚度,以及材料属性。载荷和边界条件也被应用。使用Altair的结构分析和优化软件OptiStruct®进行了一些分析,并验证了结果与物理测试数据的相关性。牵牛星的工程师成功地在虚拟环境中模拟了今天的网球拍。测试和分析表明,虚拟模型的行为与现实生活中的行为密切相关。
该项目激发了高度的信心,HyperWorks带来了在虚拟空间中建模网球拍所需的准确性,并且虚拟模拟作为一种资源远比手工技术更有效。
会议的指标
对于威尔逊实验室网球拍团队所期望的所有性能指标(质量、质心、动刚度、静刚度),结果显示误差百分比小于4%。质量误差在3%以内,质心误差在2%,频率为动刚度误差在1%,静刚度误差在4%,表明结果远远好于预期。
“我在Altair ProductDesign工作了大约一年时间,试图将HyperWorks中的一个网球拍的复合lay-up有限元模型与现实世界中的对应模型联系起来。牵牛星的知识、勤奋、快速反应和对细节的关注给我留下了深刻的印象。在研究结束时,我们能够在4%的误差内预测和验证至少四个重要的网球拍性能特征。我们相信,在未来的产品设计中,这将给我们带来快速推向市场的优势。”