Altair HyperWorks模擬球撞擊為運動防護裝備提供競爭優勢

HyperWorks 中模擬球撞擊大腿，頭部及假人，為運動損傷防護裝備所提供競爭優勢

 

許多運動項目都利用防護設備來幫助防止運動員受傷，從拳擊頭盔和手套到橄欖球（足球）護脛，以及不太明顯的情況，例如馬拉松運動員的鞋子中的襯墊。隨著競爭越來越激烈，運動科學已轉向模擬，以了解傷害的性質並在不犧牲性能的情況下專業設計防護裝備。

與汽車製造商在車輛安全測試中使用模擬碰撞測試假人的方式類似，運動科學在運動損傷、運動安全和個人防護裝備 (PPE) 研究中使用增強的人體替代模型。這使他們能夠捕獲準確的負載條件和生物響應數據，並運行數千次測試場景迭代以優化 PPE 以抵消有害負載。使用計算機模型，他們可以捕捉運動員對撞擊的反應，包括力如何影響身體內相互作用的組織系統和骨骼結構。

Siemens的 Simcenter Madymo^TM 是一項領先的汽車乘員安全技術，也用於許多運動影響研究。使用與車輛碰撞測試相同的生物力學模型，Simcenter Madymo 使運動科學家能夠確定碰撞的短期和長期影響，優化保護性頭飾和身體護墊，甚至優化人工草皮的摩擦以降低比賽場地的受傷風險。 Altair 客戶可以通過 Altair Partner Alliance 聯盟訪問 Simcenter Madymo。

使用 Simcenter Madymo 模擬足球前端和頭響應的生物力學。 資料來源：British Journal of Sports Medicine

 

Loughborough大學體育技術研究所 (STI) 是世界領先的體育產業研究團體之一，也是英國同類研究機構中規模最大的。 他們使用 Altair HyperWorks™ 對這些虛擬人類代理進行虛擬建模並模擬運動影響場景。 離散化複雜幾何的能力是與此類研究相關的關鍵挑戰，網格的質量顯著影響模型的行為和準確性。

掃描股骨（左）和網狀股骨（右）

 

在 HyperWorks 中使用有限元 (FE) 建模，可以測量許多加載現象，而這些現像在使用合成模型的物理測試中無法測量到相同的細節。

在考慮運動衝擊場景時，不可避免地存在局部高應力和元件變形的區域，這兩者都是幾何特徵（例如骨突出）或衝擊位置的函數。 因此，網格偏置通常是必要的。 HyperWorks 提供的對此類功能的增強控制使網格細化更易於進行和操作以進行進一步迭代。

在 Altair HyperWorks 中模擬球撞擊大腿

 

STI 執行了廣泛的研究，包括運動鞋、技術服裝、防護裝備、球、球棒、球桿、球拍和健身器材。 HyperWorks 將成為未來有限元模型開發不可或缺的一部分，並將成為替代開發週期的關鍵組成部分。

在最新模擬技術的幫助下，運動員表現得更好，更熟練地避免受傷，從而將他們的職業生涯擴展到了以前認為不可能的範圍。 通過模擬設計和驗證防護設備的性能有助於確保打破競爭對手的唯一記錄簿。