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スポーツシューズ設計適用事例

株式会社アシックス スポーツ工学研究所 機能研究部様 事例

シューズに必要な安定性を向上させるためには、シューズの踵部に挿入されているヒールカウンターの高剛性が必要となります。 一方、シューズには軽量性も必要となり、これらを両立するためのヒールカウンターの設計を行いました。

背景

シューズに必要な安定性を向上させるためには、シューズの踵部に挿入されているヒールカウンターの高剛性が必要となります。

解決策

実走行時の踵部の変形状態を再現しうる境界条件をFemap with NX Nastran を用いて導きだしました。さらに、この境界条件下におけるヒールカウンターのトポロジーの最適化を行いました。

解析内容と結果

シューズに求められる機能

動作分析などから得られたシューズに必要な機能の例を以下に示します。

  • 屈曲性(足に沿って曲がるか)
  • クッション性(衝撃を吸収してくれるか)
  • 安定性(足の関節に負担がかかり過ぎないか)
  • 通気性(足が蒸れないか)
  • 軽量性(余分な負担がかからないか)
  • グリップ性(滑りを制御できているか)
  • フィット性(履き心地を高めているか)
  • 耐久性(長期間の使用に耐えうるか)
シューズの開発では、これらの要求機能をバランスよく設計することが重要です。

シューズソールの安定性設計

シューズの安定性を向上させるための設計の一つに、踵部のヒールカウンターの高剛性化があります。 そこで、今回は、ヒールカウンターの高剛性化を目的とした解析を行いました。

解析モデル

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境界条件の妥当性検証

実走行中の踵部の面外方向変位とFemap with NX Nastranの解析結果の比較から、 実走行時の変位状態を再現しうる境界条件の検討を行いました。 検討の結果、解析により実走行を再現することかできるようになりました。

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設計例

トポロジー最適化の適用

重量を制約し、ヒールカウンター部の剛性の最大化を目的関数とした最適化を実施しました。 結果を基に実際のヒールカウンターの形状を決定しました。

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完成した新開発のシューズ(写真はテストモデル)
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今後の見通し

  • CAEを用いたシューズ設計手法の進化
  • 人体応答の直接的な算出
  • 材料の非線形性の考慮
  • メッシュ、フォーム材料等
  • Femap with NX Nastran のユーザーの拡大


ご注意

本事例は株式会社アシックス スポーツ工学研究所 機能研究部 様で実施された解析事例です。 本内容を許可なく複製・配布することを禁じます。 解析に関するお問い合わせ、利用ソフトウェア「Femap with NX Nastran」に関するお問い合わせは、 こちらからお問い合わせください。





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