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Dressed for success : Speedo應用ANSYS設計推出最新的競賽泳衣系列~Fastskin3~ |
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過去十年中，SPEEDO公司運用計算流體力學(CFD)，以改善泳衣的性能，和公司的R&D的努力已產生了顯著的效果。Speedo公司使用ANSYS FLUENT軟體預測流體在游泳者身體流動的位置，找出有可能減少阻力的方法。2009年北京夏季奧運會期間，運動員穿著Speedo的極速泳裝Speedo LZR Racer贏得了47個獎牌，佔游泳獎牌的89%。自2011年年底，Speedo公司首次推出最新的泳裝”Fastskin3”，包含泳帽、護目鏡...等配件，研究表示，可降低全身游泳所受阻力到16.6%，促進氧氣吸收高達11%，降低動態的阻力達5.2%。 |
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▲ In analyzing the near-surface flow velocity fields of existing goggle design (left) and a next-generation design concept (right), Speedo engineers were able to see an immediate improvement in hydrodynamic performance. |
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Speedo公司的實驗室AquaLab的博士Tom Waller表示 :工程模擬推出這個概念是絕對關鍵的，這是第一次，有競爭力的游泳者可以利用一個有效的解決方案，幫助他們以最高效率降低水的阻力。 詳情請至：http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I2-Dressed-for-Success.pdf |
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Floating on air : 應用ANSYS CFD設計自行車賽車，贏得鐵人三項比賽 |
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在每次的計時賽中，Chrono Evo II和Pista Evo II是Avanti自行車最快的賽車。Alison Shanks在2010年的聯邦運動會上，騎著她的Avanti自行車贏得了3000米女子個人賽的金牌，Cameron Brown騎著他的Avanti自行車，在2011年參加紐西蘭的鐵人三項比賽獲得勝利。Chrono和Pista的自行車框架是使用ANSYS CFD軟體分析設計。 |
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為了幫助設計自行車，動力學工程師(DSE)第一次使用ANSYS CFD軟體最佳化腳踏車的各元件，例如頭管、前叉、底部支架和座椅。接下來工程師進行了系統的模擬，結合所有的組件，測試從-20度至+20度的空氣動力性能，和從前的型號相比，阻力約減少了20%。大約可降低車手每小時超過一分鐘的時間。DSE工程師使用ANSYS CFX，透過軟體直接讀入Pro/ENGINEER的設計檔案，此時工程師模擬物理設定，包括邊界條件和輸入必要資訊，透過ANSYS Workbench能夠有效率的整合CFD的所有設計過程。 詳情請至 ： http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I2-Floating-on-Air.pdf |
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Charting a Confident Course : 運用ANSYS CFD於帆船競賽應用 |
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沃爾沃環球帆船賽是在世界上最艱苦的體育賽事之一，這場盛會每三年舉行一次，由11個水手組成的專業團隊，航行超過39000公里，是一個具有挑戰性的路線，包括世界上一些最危險的海域。在2011年12月，紐西蘭酋長隊－世界競賽頂尖隊伍，使用ANSYS設計帆船，由西班牙鞋業製造商贊助。紐西蘭隊已在過去的14年，成功應用ANSYS的CFD流體動力學。紐西蘭隊的工程師結合風洞試驗和ANSYS CFX，獲得快速可靠的計算。該小組在帆船模型上安裝小型攝影機，使用專門的工具稱為VSPARS，可計算風帆在任何時間的形狀和位置，設計者可輸出帆的位移和全部的資訊，隨後即可進行CFD分析，使工程師可以得到速度預測(VPP)，幫助帆船的設計。並且使用ANSYS ICEM CFD生成Hexa網格，CFX-Pre在前處理模式下，建立900多萬個網格供分析使用。由於在海上航行，在任何風的條件下，強大的設計是至關重要的，參數分析可重複模擬並提高帆船的性能。啟航之後，另一個重要的方面就是結構分析，使用ANSYS Structure模擬內部結構。ANSYS的技術幫助團隊成員能夠更精確的設計，提高所有帆船的性能和潛力。 詳情請至 ： http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I2-Charting-a-Confident-Course.pdf
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▲ Physical tests in a twisted-flow wind tunnel produced images that seeded subsequent CFD simulations of sail performance. |
▲ Block-structured grids of the sails generated based on images from wind-tunnel tests. To retain high-quality cells and a simple blocking topology, Emirates Team New Zealand engineers made use of generalized grid interfaces (GGIs). |
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Good vibrations : HEAD Sport使用CAE模擬，設計出領先世界的網球拍 |
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網球器材的競爭相當激烈，其市場特點是極端注重性能和很短的產品週期。Head Sport公司使用先進的ANSYS模擬軟體，不斷的創新改善產品性能，已成功的領先市場。例如Novak Djokovic使用的YOUTEK™ IG SPEED MP 18/20球拍，贏得了三場大賽，在2011年大滿貫的賽事，使他的位置跳躍成世界的頭號球員。網球拍的基本挑戰是由只有幾百克的框架，但每個網孔必需抵抗200N(牛頓)的張力，總共76的空洞，共需承受15200牛頓，或3417磅，相當於一個大型汽車的重量。 |
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Shaft area of a tennis racket under bending load. The stress level is too high, so engineers reinforced the design. |
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HEAD公司以解決此挑戰，使用玻璃纖維增強複合材料(FRP)，特別設計的異相性材料，提供球拍所需的剛度和強度。此外，一個頂級的球員，球速約為250km/hr，平均在3~4毫秒產生600牛頓的力量，在此期間球的加速度每小時從0~250公里。HEAD工程師使用動態分析來模擬，使用ANSYS Mechanical，可以確定複合材料每一層所承受的應力，不需要浪費任何材料。另一方面，模態形狀和頻率，在球拍的設計上，越來越重要，因為球拍的振動會傳遞到手上。HEAD的工程師們使用ANSYS STRUCTURE模擬球拍的模態和頻率，提供了一個更穩定的球拍。詳情請至 ：http://www.ansys.com/
staticassets/ANSYS/
staticassets/resourcelibrary
/article/AA-V6-I2-Good-
Vibrations.pdf |
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ON THE BALL : 應用LS-DYNA於高爾夫球設計 |
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▲ Finite element model of golf ball, with core in green and cover in blue |
▲ Stress analysis results on club head |
競爭激烈的高爾夫行業，在設備性能面，即使只差幾個百分點，就可以取決一個產品的成功或失敗。台灣知名的明安國際(股)有限公司，是一家技術領先的高爾夫球具和自行車器材生產商。該公司使用ANSYS Structure & LS-DYNA軟體廣泛的評估高爾夫球桿的桿頭和高爾夫球設計，以提高產品的性能，例如要設計出更薄桿頭但強度不能減少。明安國際公司生產了許多世界知名品牌的球。其最大的客戶為Callaway，去年便生產了高達36萬個高爾夫球。 高爾夫球運動僅是如英吋的微小競爭差距，在性能上的微小差異即可決定一場比賽的勝利與失敗。物理測試雖能瞭解產品性能的差異，但昂貴且費時，當今競爭激烈的市場要實現卓越的設計，往往需要評估數以千種的設計，所以單就物理測試是滿足分析的需求，因此明安國際公司廣泛使用CAE模擬，但打擊對高爾夫桿頭的影響是相當具挑戰性的，因為它會在很短的時間內，產生極端的變化，在負載條件下，產生極大的變形，透過ANSYS LS-DYNA擁有領先的顯式有限元素分析程序，模擬短時間的暫態反應，廣泛應用在高爾夫球桿頭的模擬研究，大多數的高爾夫球設備公司，使用ANSYS Workbench，透過幾何CAD的雙向連接，自動網格建立，快速和簡單的定義初始條件和邊界條件進行分析。 詳情請至 ： http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I2-On-the-Ball.pdf |
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To Live Forever : 疲勞分析可增加產品壽命，降低成本和風險 |
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疲勞破壞總是不知不覺間發生在產品上，但我們無法察覺，循環負載會改變表面的一小部分，經過長期的重複壓縮和拉伸，會出現可見的裂紋，然後迅速破壞。疲勞指的是產品在低於其降伏應力的反覆負載和卸載下，最後產生結構破壞的現象。簡單的拉伸試驗，只能測出是因超過降伏應力所引起的破壞，沒有物理測試，例如振動測試，是無法知道產品的耐用性的。但對於大部分複雜的產品，物理測試是費時、昂貴、且無法滿足設計的需求。產品是否會失效取決於形狀、材料性質和負載歷程。ANSYS Mechanical & nCode DesignLife，是領先的模擬疲勞分析軟體，透過豐富的材料資料庫，輸入疲勞分析所需要的材料S-N曲線，結合ANSYS Workbench，使用參數來評估設計，使產品人員能夠做出明智的決定，評估取捨、使用不同的形狀和材料，以達到所需的產品壽命。可降低製造成本、提高性能和效率，並降低相關的風險和產品故障，透過模擬使產品更具競爭力。航空業是第一個採用疲勞模擬的，因為飛機機身是高循環負載和加壓，在這個行業，減輕重量是關鍵因素。另外在汽車業，製造商的壓力也是減輕重量和提升燃油效率，因此進行結構與疲勞分析，可廣泛的解決這些問題。 詳情請至 ： http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/article/AA-V6-I2-To-Live-Forever.pdf
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▲ Design parameters used for optimization |
▲ Optimized fatigue life of trailer hitch |
▲ Life contour of trailer hitch identifying shortest life spot |
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虎門科技股份有限公司
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台北總公司：新北市板橋區縣民大道二段68號11樓 TEL：02-29567575 FAX：02-29565180 |
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台南公司：台南市新市區南科二路12號(南科育成中心) TEL：0975-651-876 |
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