我们中有多少人在看到新世界记录诞生或新冠军产生的同时,能够将其与自身的产品开发工作联系在一起呢?
其实运动工程领域有很多值得借鉴的地方,您可以将这些知识应用于自身的日常工程仿真工作中。体育用品公司的设计小组同样面临着相同的挑战:产品开发周期缩短、竞争加剧、减少开发时间和成本的压力以及不断强化的法规要求等。
对于大多数运动装备设计师而言,他们的终极回报不仅仅是看到运动员在比赛中获胜,还有一个重要目标是帮助公司获得更大的消费市场份额、更高的长期利润回报以及由产品质量所带来的更低的质保成本。这些创新排头兵与您的公司差异并不大。当今,所有机构都在应对相同的工程难题。
稳定可靠的设计:设计小组的首要任务
红牛赛车队在仿真设计方面具有丰富的经验。该车队是ANSYS的老客户,也是工程仿真的有力支持者。红牛车队推出第一款F1赛车后仅仅过了五年,就在2010年和2011年连续两次夺得车队总冠军。在这项以毫秒决胜负的运动中,价值百万美元的赛车所具有的空气动力学特性对于比赛结果的重要性绝对不亚于车手的技术。红牛已经充分认识到这一点,他们运用工程仿真技术设计的赛车具有极其出色的稳定性。
在构建原型之前,红牛车队首先对赛车的大量部件进行仿真设计和分析,例如气流和压力点以及轮胎和悬挂。与传统的风洞测试相比,这样可以节省大量成本和时间,还能清晰呈现出车辆的最终性能表现。红牛车队在设计流程的早期就可以尽早发现潜在的性能短板,实现具有颠覆性的快速创新,从而使车队在一站接一站的比赛中驶向胜利的终点。
另一个世界级的创新者是新西兰酋长队,他们的工作重点是设计出稳定可靠的比赛用帆船,在著名的美洲杯帆船赛和沃尔沃环球帆船赛等极为严酷的赛事中取得佳绩。
借助计算流体动力学(CFD)仿真技术和参数分析法,该船队不仅能优化至关重要的风帆设计,还能确保船身和附件可以最大程度地发挥风帆的效用。由于帆船在比赛中要完成将近4万英里的航程,而且风力和天气条件千变万化,因此新西兰酋长队必须高度重视设计的稳定性和帆船的整体性能。
图1 利用计算机仿真和智能流体解决方案为Red7设计一款更加稳定、排水性更好的冲浪撬,而且不会损失速度
充分利用资源:快速取得成果
新西兰酋长队还推崇另外一个普遍的工程准则,即最大程度地利用产品开发资源。由于要在短短几个月的时间内针对具体赛事设计出全新的竞速帆船,因此船队需要借助工程仿真的力量快速可靠地对数千种风帆配置进行分析。通过将CFD实现自动化运行并采用该国最大的高性能计算(HPC)集群,新西兰酋长队能够充分利用自己的内部资源,满足紧迫的设计日程要求,为快速持续创新提供支持。
无论规模大小,所有专业设计团队都会面临难以置信的竞争压力。许多运动装备和服装制造商都已深刻认识到这一点。对于志在取胜的公司来说,工程仿真技术是一把利器,可以帮助他们实现产出最大化,抢在竞争对手之前推出创新产品。
HEAD Sport是一家业界领先的网球拍制造商,他们利用仿真技术促进和加快产品开发工作,实现投资效益最大化。在过去,HEAD每周只能评估一种设计原型,现在这家创新企业运用ANSYS软件和参数化设计方法,在相同时间里能够评估100万种网球拍方案。HEAD在资源效益最大化方面所做的努力已经得到了回报。去年,网球明星德约科维奇使用HEAD的轻型高强度网球拍赢得三个大满贯赛冠军。
图2 用于仿真棒球杆的显式动力学技术和复合材料也可用来设计其他轻重量的高强度撞击产品