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複合材料為運動裝備提供的競爭優勢

Altair HyperWorks有限元分析預測複合材料的性能和行為

HyperWorks軟體是有限元分析軟體 (FEA),可以預測複合材料的性能和行為

 

在 1970 年代末和 1980 年代初,職業網球運動員開始從木質球拍轉向石墨球拍。這種更輕的材料為運動員提供了更好的控制力,並使他們能夠更快地揮桿以產生力量和旋轉。

Wilson Sporting Goods Co.是世界領先的高性能運動器材製造商之一。包括美國的Serena和Venus Williams以及英國的Andy Murray在內的金牌得主都使用Wilson球拍達到了這項運動的最高峰。

在體育界,競爭非常激烈,運動員和他們的裝備之間的關係可以提供對對手的製勝優勢。考慮到這種動態關聯,Wilson的創新中心Wilson Labs採用最先進的運動技術和專業知識,發明、設計和設計改變遊戲規則的產品。在其球拍運動業務中,Wilson Labs 的創新舉措包括材料改進、機械改進以及球拍物理參數的改變,以適應球員比賽不斷發展的趨勢。

今天,大多數球拍框架由輕質石墨或石墨複合材料製成,其中加入了鈦、Kevlar或玻璃纖維等材料,從而增加了框架的靈活性。然而,如果不使用有限元分析軟件 (FEA),則很難預測這些先進材料的性能和行為。

Wilson Labs 的設計工程師使用 Altair HyperWorksTM FEA 工具,通過利用模擬、自動化和優化技術來縮短設計週期時間並提高其層壓複合材料網球拍的產品價值。

 

           

                                                                                                                             Altair HyperWorks 複合球拍網

 

複合材料模擬廣泛用於航空航天等行業,但對於運動器材製造商而言,它是一種相對未開發的資源。 Wilson Labs是在網球行業應用 FEA 的先驅之一,認識到其作為疊層設計以及優化重量、強度、剛度和簡單性的更好工具的好處。

對於球拍的層壓複合材料結構的每一層,都會審查疊層文件以了解層的位置,然後修剪和整理表面。 指定了層厚度,以及材料特性、載荷和邊界條件。 使用 HyperWorks 中的結構分析和優化工具進行了多項分析,並驗證了結果與物理測試數據的相關性。 測試和分析證明了虛擬模型的行為與現實生活中的行為之間存在密切的相關性。

 

                                   

                                                                                                                           動態測試,第一固有頻率

 

該專案激發了高度的信心,HyperWorks 帶來了在虛擬空間中模擬網球拍所需的準確性,並且虛擬模擬作為一種資源比手動技術更有效。 對於 Wilson Labs 預期的性能指標(質量、質心、動態剛度、靜態剛度),結果顯示與物理測試相比誤差百分比小於 4%。 憑藉 FEA 技術,Wilson 相信他們可以更快地將未來的產品設計推向市場,同時確保他們的設備能夠滿足專業運動員和休閒運動員的高度要求。

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