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Avec des modèles de simulation pour le comportement souhaité en ski

L'analyse de sensibilité et l'étalonnage permettent d'obtenir des modèles de simulation de ski valides.

Branche : Biens de consommationDiscipline: Mécanique des structures

Pour les skieurs de compétition, il n'y a pas de meilleure sensation que d'être rapide. Des centièmes de secondes font la différence entre la victoire et la défaite. La recherche d'un meilleur équipement ne s'arrête donc jamais. HEAD Sport utilise le logiciel Ansys pour adapter encore plus efficacement les performances des skis aux exigences.

Résumé

Tâche

De nombreux prototypes et essais sont nécessaires afin de trouver un design optimal pour l'application respective dans le développement du ski. La structure des couches d'un ski est essentielle pour sa flexibilité et ses performances. L'utilisation de logiciels de simulation devrait permettre de raccourcir ce long processus.

Solution

Les propriétés des couches de matériaux n'étant souvent pas connues avec précision, un étalonnage des valeurs par rapport aux essais réels était nécessaire pour obtenir un modèle de simulation valide. Une analyse de sensibilité a permis de déterminer huit paramètres influents, qui ont été ajustés de manière à ce que les résultats des simulations correspondent à ceux des essais.

Avantages clients

Grâce à l'identification systématique des valeurs des matériaux, la simulation dans la phase du prototype est devenue une base importante pour le développement des skis chez HEAD. Cela permet de construire, d'analyser et de comparer différents modèles de ski en peu de temps, ce qui réduit encore le nombre de prototypes réels et de tests nécessaires.

DÉTAILS DU PROJET

Tâche

De nos jours, les skis font partie des produits les plus high-tech. Ils sont construits en fines couches à partir de différents matériaux. Le type de construction est essentiel pour les performances du ski, car il détermine sa flexibilité. De nombreux prototypes et essais sont donc nécessaires pour trouver un design optimal pour l'application respective dans le développement des skis. Le célèbre fabricant d'articles de sport HEAD SPORT GmbH a pu raccourcir ce long processus en utilisant le logiciel de simulation Ansys dans le développement de skis pour la vérification et l'évaluation de la construction de prototypes numériques.

L'utilisation combinée d'Ansys Mechanical et d'Ansys optiSLang permet une rétroconception classique pour la détermination précise des propriétés des matériaux dans la structure en couches d'un ski. HEAD aborde la question du développement piloté par la simulation avec CADFEM et ANSYS Dynardo afin d'assurer une base solide pour la future stratégie de développement : les tests sont économisés grâce au développement numérique.


Avantages clients

L'identification systématique des valeurs des matériaux a servi de base à la poursuite de l'expansion du développement piloté par la simulation chez HEAD, améliorant ainsi la compréhension de l'influence de divers matériaux.

Entre-temps, la simulation constitue la base d'une conception générale des matériaux de la couche dans la construction de prototypes. Cela permet de construire différents modèles de ski en peu de temps, puis de les analyser et de les comparer avec Ansys.

L'un des objectifs est d'utiliser les simulations pour comparer les skis établis avec les nouveaux développements afin de mieux déterminer le comportement de ski des nouveaux développements. D'une part, cela devrait éliminer certains des essais nécessaires jusqu'à présent et, d'autre part, assurer un avantage concurrentiel majeur.

Les avantages les plus importants grâce à l'utilisation de la simulation :

  • le comportement du matériau et donc le comportement de conduite peuvent être mieux estimés
  • accélération du développement grâce à l'évaluation des prototypes numériques basée sur la simulation
  • la qualité du produit (comportement du ski) peut être mieux prédéterminée et contrôlée

Solution

Tout d'abord, le comportement de rigidité du ski a été cartographié dans un modèle de simulation valide. Comme les propriétés des matériaux des couches minces ne sont souvent pas connues avec précision ou ne se situent pas dans la plage de dispersion spécifiée, il a été nécessaire de calibrer les valeurs en les comparant à des essais réels de flexion et de torsion.

Par la suite, les essais réels ont été cartographiés numériquement dans Ansys Mechanical. Sur la base du modèle CAO, les différentes couches ont été discrétisées avec un maillage FEM continu et les propriétés matérielles correctes ont été attribuées dans chaque cas. Étant donné que certains composants, comme le noyau avec les couches de placage en bois, sont constitués d'un matériau avec des directions de fibres, les propriétés de rigidité orthotropes ont également dû être prises en compte ici. Au total, 23 paramètres étaient responsables de la calibration du modèle.

Le logiciel Ansys optiSlang a été utilisé pour évaluer la sensibilité et l'adaptation des paramètres. Tout d'abord, une analyse de sensibilité a été utilisée pour étudier l'influence des paramètres. Comme seuls huit paramètres ont une influence majeure sur la rigidité du ski, l'effort de calcul a pu être considérablement réduit. Ces huit paramètres ont été ajustés dans la plage de dispersion sous-jacente du matériau de manière à ce que les résultats de la simulation correspondent le mieux possible aux résultats des tests.


Directeur technique Autriche

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