Ansys + HEAD网球拍

基于opti俚语和Ansys的HEAD网球拍多输入多目标参数鲁棒性评价与优化

优化的挑战

当HEAD工程师第一次开始使用模拟时，他们评估了一次设计迭代，根据结果进行了更改，并运行了一次新的模拟。评估每次迭代的性能大约需要一周的时间。网球拍的设计优化过程考虑了各种输入参数。

不同的纤维、faw(纤维面积重量)、角度和不同的成分化合物和放置位置产生大量可能的变化。此外，还考虑了足够数量的优化变量和客观参数(如刚度、强度、冲击性能、生产成本)。这可能导致多达2000万个组合。如果每天制造和测试一个原型，那么100万种组合需要2750年的时间。通过传统的方法，在实际的原型设计中，无法实现足够数量的设计和质量评估的计算工作量。优化潜力在很大程度上仍未得到充分利用。

解决方法

如今，HEAD工程师经常使用Ansys opti俚语作为非线性优化器来生成设计迭代，并在批处理过程中自动运行Ansys机械仿真以确定最优解决方案。因此，工程师在大约一周的时间内评估大约一百万个设计概念，以改进复合结构的设计。优化的典型目标是找到最轻的结构，具有最高的刚度和强度，满足其他设计约束。

使用opti俚语，大量的多学科非线性优化变量(层厚度，角度，材料…)可以考虑和评估不同的优先级(重量，平衡…)。在Ansys中实现了布局和几何参数化。通过敏感性分析，opti俚语识别相关输入和输出参数，借助预测系数(Coefficient of Prognosis, CoP)对预测质量进行量化，并选择最佳预测元模型(MOP)。

在此基础上，果断地减少设计变量的数量，进行有效的优化。因此，优化设计的鲁棒性证明以及避免过高的工程可靠性目标成为优化过程中不可或缺的一部分。

客户的利益

预后能力是影响疗效的关键。因此，“不运行太多”的理念可以实现最小化求解器运行。此外，对预后的评估可以区分对输出变量变化的物理效应和数值效应。例如，如果几何形状发生变化，可以量化网格划分的影响。

如果散射输出变量违反了允许的限制，opti俚语可以安全地识别(统计上可证明的)负责的散射输入参数。球拍的设计优化不再局限于几个参数(CAE + CAD)。充分挖掘优化潜力。此外，通过实施特定的变化，超大尺寸被最小化。

自动识别最重要参数的能力使分析如此大量的设计方案成为可能，并将性能优化到过去不可能实现的水平。在opti俚语的帮助下，新的设计概念经常被发现，与传统的工程实践相比，这种改进是团队从未想过的。

HEAD已经开发了一系列具有挑战性的质量测试，测量刚度和强度，每一个球拍必须通过进入市场之前。例如，球拍必须经受住在混凝土上的跌落测试而不会有任何损坏。opti俚语的随机和优化算法与Ansys Workbench的参数化和预处理功能相结合，使工程师能够从质量的角度快速，轻松地评估每个提议的设计，所有这些都是从产品开发过程的早期阶段开始的。

在过去的十年里，HEAD在网球拍的性能和耐用性方面取得了巨大的进步，仿真和稳健设计优化(RDO)发挥了重要作用。opti俚语提供的详细和准确的设计信息，结合海德工程师的经验，使得生产极其轻便的设计成为可能，这种设计可以承受由线张力产生的巨大力量，以及发球过程中球对球拍的冲击。