[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 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
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。
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。
完成した新開発のシューズ(写真はテストモデル)
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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