CAE优化设计成就奥运梦想

     从8月8日的北京奥运会的开始,到9月17日残奥会的盛大闭幕,历时一月有余的的北京奥运会真正意思上结束了。早在申奥之际,奥运会就被赋予了“绿色、科技、人文”的理念,7年的奥运长跑让国人把一种自强不息、团结互助、共建家园的氛围与奥运融合在一起,而在的奥运会比赛举行的这些天里,我们更能感受到现代科技与奥运的紧密联系。下面,我们将以“仿真奥运”为话题,一同走进奥运中的仿真技术。

     一、鸟巢设计

    中国建筑设计研究院利用ANSYS对鸟巢进行了静力和抗震分析,在静力分析中进行了各种荷载组合,得出了梁、柱、墙、板等构件的变形、轴力、弯矩等结果,提出了该结构的薄弱构件,对鸟巢的结构设计提供了很大的参考。在抗震分析中,可以得到鸟巢承受的抗震级别,为8级。



     二、帆船

    使用ANSYS软件进行了一系列复杂而先进的CAE仿真,分析帆船最细微的性能,应用ANSYS CFX计算流体力学软件来评测船的几乎所有部位,包括水力学分析(船体水下部分)、气流动力学分析(船行过程中)和刚度分析(例如甲板上绞盘位置和支柱形状)。使用ANSYS Mechanical分析和优化帆船结构,对整个船体和桅杆以及各个部位进行了模拟和优化。最终得到最佳的船体设计方案:在保证能够承受比赛过程中受到的各种极限荷载的同时达到质量最轻,从而帮助帆船获得比赛优势。

     三、SPEEDO泳衣

    Speedo LZR RACER “速度时代”游泳衣是由超轻、低阻力、防水、快干的织物制成,这种织物是Speedo独有的,叫做LZR PULSE。它是世界首款100%超声缝制的比赛泳衣,采用了多层缝合,可以到达完全无缝的效果。同时,特殊的LZR Panels技术可以紧贴运动员的身体,使之形状更加完善。 Speedo采用了ANSYS公司提供的专业CFD软件FLUENT,模拟和测试空气和流体的流动,包括一个“虚拟游泳者”身体的阻力和水流,从而降低泳衣的阻力。

     四、运动鞋

    运动鞋中底是运动鞋结构设计的重点。运用ANSYS,确定了脚部软组织和热塑性橡胶的材料模型,对人脚和中底建立了有限元分析模型,进行了静力接触分析,得到了脚和中底的应力和位移分布规律。通过分析结果可以检验结构设计方案的可行性,并且在保证功能的前提下,能够进一步优化结构参数,既保证中底产生一定的变形量,以增加脚底受力的均匀性和产生能量回归效应,又可以降低鞋底重量,从而实现运动鞋的轻量化和舒适性。通过改变载荷数值,可以考察中底在不同状态下的应力和位移分布规律,并且可以检验中底所能承受的极限载荷。结果表明,ANSYS技术的应用,对于缩短运动鞋开发周期,降低生产成本,保证产品质量具有重要意义。

     五、赛艇(CFD带来更好的桨叶设计)

     利用CFD软件可以计算浆叶的流体动力性能以及运动频率对流体动力性能的影响,以及攻角、漫水深度等参数对桨叶流体动力性能的影响。找出不同状态下,各种流体动力特征系数的规律,利用CFD和电子表格模型评估桨叶设计,带来更好的桨叶设计,并对桨叶在划水过程中的有效划法提出建议。

     六、自行车

     利用FLUENT软件,通过研究自行车和运动员之间的相互作用,获得空气动力学性能。从而降低了自行车的阻力。利用ANSYS Mechanical软件,可以对自行车的结构进行优化,并可缩短时间,降低成本。

     七、羽毛球馆、网球馆等体育场馆通风系统设计

     CFD用于体育场馆通风系统的设计。

     八、冲浪板

     利用ANSYS Mechanical软件分析冲浪运动中冲浪板的动力学特性,优化冲浪板的设计,提高运动员的比赛成绩。