首页/文章/ 详情

科技改变足球:CAE仿真技术助攻C罗任意球

2月前浏览1394

北京时间6月15日凌晨3点,2024年欧洲杯足球决赛在德国慕尼黑正式开幕。在接下来的22个比赛日期间,各国参赛队伍将为广大球迷朋友们上演一场场精彩绝伦的足球盛宴。

C罗,这位葡萄牙国际足球巨星,以其精湛的任意球技术闻名于世。他精准的任意球背后,不仅有个人天赋和不懈训练,还有一项黑科技提供强大技术支持,那就是CAE仿真。

任意球的科学解释
任意球的科学指导原则是马格努斯效应,德国物理学家Heinrich Gustav Magnus研究了这一物理定律,证明了气流在任何旋转的圆柱体或球体周围都会以某种方式扭曲。

如果球是逆时针旋转的,当它沿着与气流相同的方向移动时,球的左侧会受到较小的阻力,而右侧则会逆着迎面而来的空气旋转,从而增加阻力。这造成了压力不平衡,球的右侧压力更高,左侧压力更低,从而迫使球向左卷曲。

数字孪生虚实结合
植入芯片的智能足球可以捕捉C罗的踢球部位、力度和角度,然后通过CAE仿真技术还原他在训练和比赛中的任意球表现,进而更好地掌握C罗任意球的技术细节和踢球习惯,从而尽可能地帮助C罗发现新的训练方法和踢球策略。

足球空气动力特性

CAE仿真足球的空气动力学特性,分析电梯球、香蕉球的飞行特性,帮助C罗更好地控制球的飞行轨迹和速度。例如,C罗在几乎没有旋转的情况下击球,足球中的任何微小缺陷都会导致球在飞行过程中移动,从而击败困惑的守门员。

足球鞋个性化定制

CAE仿真能够获取足部在运动过程中受到的应力分布等信息,从而为球鞋个性化定制提供依据。C罗经常穿的Nike球鞋,其鞋底加强筋的布置和鞋钉的形状,是专门针对其踢球习惯做了结构拓扑优化设计的,并通过3D打印制作的。

科技正在以前所未有的方式改变足球运动,而CAE仿真技术则是这一变革的重要部分。它不仅帮助球员更好地改进技能,而且推动了足球器材和技术的发展,从而推动整个足球运动的进步。

声明:本文相关内容整理自网络,并不意味着支持其观点或证实其内容的真实性。如涉及版权等问题,请联系我们删除。参考文献:

[1] An Aerodynamic Analysis of Recent FIFA World Cup Balls.    

[2] Football physics: How to take the perfect free kick.

来源:纵横CAE
拓扑优化芯片数字孪生控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-01
最近编辑:2月前
纵横CAE
硕士 签名征集中
获赞 14粉丝 30文章 166课程 0
点赞
收藏
作者推荐

Ansys Workbench常用接触类型

1 接触类型两个独立表面相互接触并相切,称之为接触。处于接触状态的表面具有不相互穿透、能够传递法向压力和切向摩擦力、不传递法向拉力特点,接触表面可以自由分开并相互远离。行星轮系齿面接触进行多体接触分析时,需要确定部件之间的接触关系,以防止部件间相互渗透,同时相互传递载荷和热量。Ansys Workbench常用接触类型,如下如所示。Ansys Workbench常用接触类型1) Bonded:绑定接触,法向不分离,无间隙,切向无滑移,两接触面相当于固结。线性接触,只需一次迭代。适用于体、面、线接触区域。2)NoSeparation:不分离接触,法向不分离,无间隙,切向有较小的无摩擦滑移。线性接触,只需一次迭代。与绑定接触类似。3)Frictionless:无摩擦接触,法向可分离,允许有间隙,切向有无摩擦的滑移。非线性接触,需要多次迭代。用于模拟无摩擦的单边接触,当发生切向相对滑动时,没有摩擦力。4)Frictional:摩擦接触,法向可分离,允许有间隙,切向有摩擦的滑移。非线性接触,需要多次迭代。这是最切合实际的接触情况,需要输入摩擦系数,主要为滑动摩擦。5)Rough:粗糙接触,法向可分离,允许有间隙,切向无滑移。非线性接触,需要多次迭代。模拟非常粗糙的接触,摩擦系数无穷大,只发生静摩擦,不会出现滑动摩擦。6)Forced Frictional:强迫摩擦接触,仅适用于刚体动力学,与摩擦接触Frictional相似,只是没有静摩擦阶段。添加后,系统会在接触点上施加一个切向阻力,该切向阻力正比于方向接触力。除上述6种接触外,还可以使用功能更加强大的通用接触General Contact。这是一种高级的接触形式,使用场合较少,如橡胶变形自接触。使用时,需要删除自动生成的接触对,通过Command调用。划分网格后,右击分析类型插入Command,输入命令流如下:/PREP7GCGEN, new , , , ,/SOLU2 接触设置导入多体模型时,系统会根据两个面的距离小于某个值(接触容差)自动生成接触对。可以通过更改默认接触类型和接触容差,来控制系统自动生成的接触对。1) 更改默认类型。修改自动刺探的接触类型步骤如下:Mechanical界面,单击Files —> Options—> Mechanical —>Connections —> Default —> Type —> 更改类型,保存设置。探测接触类型设置2) 更改接触容差。点击模型树中的Contacts,在下方面板中将Tolerance Type改为Value,设置合理的容差值Tolerance Value。探测接触容差设置3) 手动添加接触。对于自动生成的接触对,需要检查是否符合实际情况,避免造成错误的接触。对于不切实际的接触,需要删除,并手动创建接触:右击Connection—>Insert—>ManualContact Region,主窗口中依次选择接触面(Contact)和目标面(Target),下方面板修改Type中的接触类型,设置参数等。3 特别注意如何正确设置两个物体之间的连接关系是进行接触分析的核心问题之一,考虑如下:(1) 如果两体无相对运动,建议在建模时,直接用多体部件来表达。(2) 如果两体有相对运动,但并不关注应力情况,用运动副来表达。(3) 如果两体有相对运动,且关注接触面应力情况,用接触来表达。多体接触分析,与结构静/动力学分析流程基本一致,但是需要注意以下几点:(1) 常用接触类型,大多只适用于面接触。(2) 模态分析,所有接触类型均处理成绑定约束。(3) 多体接触分析时,可以打开弱弹簧,避免出现刚体 位移。点击Analysis Setting—>Solver Controls,设置Weak Springs为On。(4) 多体接触热分析,需要设置部件之间的接触热阻。在Ansys Workbench中是通过设置接触热导率来实现的。(5) 非线性接触分析,需要开启大变形开关。点击AnalysisSetting—>Solver Controls,设置Large Deflection为On。(6) 目标面应选择刚体表面、平面或凹面、网格粗糙表面、刚性大表面、低次单元表面、面积大表面。总之,目标面应为凹、粗、刚、大。来源:纵横CAE

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈