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[ユーザ事例] スポーツシューズ設計へのFemap with NX Nastranの適用

株式会社アシックス スポーツ工学研究所 機能研究部 様

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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(検討評価内容)

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

スポーツシューズ設計|ヒールカウンターの解析モデル
ヒールカウンターの解析モデル

■ 境界条件の妥当性の検証

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。

スポーツシューズ設計|解析により実走行を再現

■ 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。

スポーツシューズ設計|最適化の設計

完成した新開発のシューズ(写真はテストモデル)
スポーツシューズ設計|開発したシューズ


■ 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


  

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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