Phân tích độ nhạy và hiệu chỉnh dẫn đến các mô hình mô phỏng trượt tuyết chính xác

Đối với các vận động viên trượt tuyết, không có cảm giác nào thú vị hơn là tốc độ. Một phần trăm giây cũng sẽ quyết định chiến thắng hay thất bại. Do đó, việc tìm kiếm trang thiết bị tốt hơn không bao giờ dừng lại. HEAD Sport đã sử dụng phần mềm Ansys để điều chỉnh hiệu suất của ván trượt tuyết một cách hiệu quả hơn theo yêu cầu cụ thể.

Nhiệm vụ

Ngày nay, ván trượt thuộc vào nhóm sản phẩm công nghệ cao nhất. Chúng được tạo ra từ các lớp mỏng các vật liệu khác nhau. Loại cấu trúc này là yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất của ván trượt, vì nó quyết định tính linh hoạt của sản phẩm. Chính vì vậy, đa dạng mẫu thử nghiệm và chạy thử nghiệm là cần thiết để tìm ra thiết kế tối ưu cho ứng dụng cụ thể trong việc phát triển ván trượt tuyết. Hãng sản xuất đồ dùng thể thao nổi tiếng HEAD SPORT GmbH, đã rút ngắn quá trình này bằng cách sử dụng phần mềm mô phỏng Ansys trong việc phát triển ván trượt để xác minh và đánh giá cấu trúc mẫu kỹ thuật số.

Việc sử dụng kết hợp giữa Ansys Mechanical và Ansys optiSLang cho phép thiết kế ngược để xác định chính xác các đặc tính vật liệu trong cấu trúc lớp của ván trượt. HEAD đang giải quyết vấn đề phát triển dựa trên mô phỏng cùng với CADFEM và ANSYS Dynardo để đảm bảo một nền tảng an toàn cho chiến lược phát triển các sản phẩm trong tương lai: các bài thử nghiệm được lưu trữ nhờ vào việc phát triển kỹ thuật số.

Giải pháp

Trước tiên, hành vi độ cứng của ván trượt được ánh xạ trong một mô hình mô phỏng hợp lệ. Do đặc tính vật liệu của các lớp mỏng thường không được biết chính xác hoặc không nằm trong phạm vi phân tán được chỉ định, việc hiệu chuẩn các giá trị thông qua việc so sánh chúng với các thử nghiệm uốn cong và xoắn thực tế là rất cần thiết.

Sau đó, các bài thử nghiệm thực tế được ánh xạ kỹ thuật số trong Ansys Mechanical. Dựa trên mô hình CAD, các lớp riêng lẻ được phân tách với một lưới FEM liên tục và được gán các đặc tính vật liệu chính xác trong từng trường hợp. Vì một số thành phần, như lõi với các lớp ván gỗ, bao gồm vật liệu có hướng sợi, nên các đặc tính độ cứng trực hướng cũng cần được tính đến ở đây. Tổng cộng có 23 tham số chịu trách nhiệm cho việc hiệu chuẩn mô hình.

Phần mềm Ansys optiSlang được sử dụng để đánh giá độ nhạy và điều chỉnh các thông số. Đầu tiên, một phân tích độ nhạy được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số. Vì chỉ có tám thông số ảnh hưởng mạnh mẽ đến độ cứng của ván trượt, nên nỗ lực tính toán có thể giảm đáng kể. Tám thông số này đã được điều chỉnh trong phạm vi phân tán cơ bản của vật liệu sao cho kết quả mô phỏng càng sát với kết quả thử nghiệm càng tốt.

Lợi ích khách hàng

Việc xác định có hệ thống các giá trị vật liệu đã tạo nền tảng cho việc mở rộng phát triển dựa trên mô phỏng tại HEAD, từ đó nâng cao sự hiểu biết về ảnh hưởng của các vật liệu đa dạng. Trong quá trình này, mô phỏng đặt nền tảng cho việc thiết kế tổng quát của các vật liệu nhiều lớp trong xây dựng nguyên mẫu. Điều này cho phép xây dựng các thiết kế ván trượt khác nhau trong thời gian ngắn sau đó phân tích và so sánh với Ansys. Một trong những mục tiêu là sử dụng mô phỏng để so sánh ván trượt đã có với những thiết kế mới nhằm xác định rõ hơn hành vi trượt tuyết của chúng. Một mặt, điều này sẽ loại bỏ một số hoạt động thử nghiệm cần thiết và mặt khác sẽ đảm bảo được lợi thế cạnh tranh lớn.

Những lợi thế quan trọng nhất khi sử dụng mô phỏng:

• Thông số vật liệu và do đó hành vi khi trượt có thể được ước tính tốt hơn.
• Gia tăng tốc độ phát triển thông qua việc đánh giá dựa trên mô phỏng của các nguyên mẫu kỹ thuật số.
• Chất lượng sản phẩm (hành vi trượt tuyết) có thể được xác định và kiểm soát tốt hơn.