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注意前方! 通过仿真分析高尔夫球的性能
译者注：How it’s made （中译名：《制造的原理》/《造物小百科》）是美国探索频道的科普纪录片，涵盖了几乎所有的制造技术。 旋转木马、烟花和游乐场设备只是纪录片 How it’s made 中重点介绍的一部分产品。其中，有一集特别讲述了高尔夫球是如何制作的。这是一个令人着迷的过程，包括橡胶板、钢桶、压模机等等。看完这集视频后，我受到了启发，想学习更多关于高尔夫球技术的知识。在今天的博文中，我们将探讨高尔夫球的演变历史以及仿真在未来高尔夫球设计中的作用。 高尔夫球的演变 全球每年约生产12 亿个高尔夫球，它们有多种风格和设计，包括： 单层球，仅由一种材料制成，以 Surlyn® 树脂为代表。常被用于小型高尔夫球场和练习场。 双层球，具有实心橡胶芯和塑料外壳，是普通高尔夫球手的首选。 三层球，包含内核芯、软橡胶套和外层。想要更好地控制击球的经验丰富的高尔夫球手会使用这种球。 四层球，由三层橡胶层和一层硬质外层制成，它们比大多数高尔夫球更昂贵，并且通常由挥杆快速的专业人士使用。 五层球，由聚氨酯橡胶包裹着四层橡胶层，相对较新，是职业高尔夫球手的热门选择。 一根 7 号铁球杆和一个双层高尔夫球。 尽管这五种主要类型的高尔夫球在很多方面有所不同，但它们有一个共同特点：圆圆的球表面上布满了凹痕。然而，也会有例外的情况。正如我们今天所知道的，高尔夫球已经经历了许多设计上的改变。下面，我们简要地探讨高尔夫球发展的五个不同阶段。 1. 木制球 人们普遍认为，现代高尔夫运动起源于 15 世纪的苏格兰。然而，关于第一个高尔夫球是由什么制成的，有很多争论。许多说法称，它们是用山毛榉和黄杨树等硬木雕刻而成的，而有一些人则不太相信，因为几乎没有证据支持这一理论。 无论最早的高尔夫球是否由硬木制成，有一点是肯定的:木质高尔夫球在高尔夫比赛中是不符合标准的。它们的飞行能力一般，主要是由于它们的重量。 2. 毛茸球 接下来是毛茸茸的球。这种球最初产于荷兰，然后进口到苏格兰。它是由一个圆形的皮革外壳制成的，里面装有牛毛或稻草。由于它们价格实惠，300 多年来一直是高尔夫球的热门选择。 3.羽毛球 羽毛球是在 17 世纪早期发明的。它与毛茸球很像，但里面装的不是牛毛，而是鹅毛或鸡毛。为了制作羽毛球，高尔夫球制造者会把湿羽毛塞进一块湿皮革里，当羽毛变干时，羽毛会膨胀，而皮革变干后会收缩。这就造就了非常紧凑和致密的高尔夫球。有一些人说，它的特征只有现代高尔夫球才具备。 羽毛球的缺点是它们非常昂贵。以今天的货币计算，一个羽毛球的价格从10美元到20美元不等（约 60 元到 120 元人民币）。 六个羽毛高尔夫球。图片由Geni提供自己的作品。图像在GNU 免费文档许可证下，通过Wikimedia Commons获得许可。 4. 古塔胶球（Gutty） 1848年， Robert Adams Paterso 发明了“gutty”，也就是古塔胶球，它彻底改变了高尔夫球的设计。它的形状是一个球体，由人心果树的树汁液干燥后制成。与羽毛球相比，古塔胶球虽然飞不了那么远，但是它的价格却便宜很多，让更多的人参与到高尔夫运动中来。 在使用古塔胶球的时候，高尔夫球手们很快就注意到一个奇怪的现象:表面被割裂的球飞得更远。这一发现促使高尔夫球制造商有意在他们设计的球上添加凹痕，通常是用荆棘图案(或类似浆果表面的图案)。 5. 哈斯克球（Haskell） 那么，无聊是怎么导致高尔夫球设计的下一次重大突破的呢?1898 年，Coburn Haskell 在等待朋友的时候，将橡胶线绑成一个球状物，以此来消磨时间。当他把球弹起来时，被它惊人的飞行能力吓了一跳。他的朋友 Bertram G. Work 建议他在上面加一层覆盖物，于是 Haskell 就诞生了。 早期的 Haskell 是由液体或固体内核、橡胶线层和由橡胶树液制成的外壳制成的。像古塔胶球一样，它们的表面也有荆棘图案。然而，当人们了解到倒置凹坑可以让球获得更好的飞行模式时，情况发生了变化。哈斯克球的发明为我们今天所熟知的高尔夫球铺平了道路。 高尔夫球的未来 可以说，高尔夫球已经经历了从由毛皮、羽毛到树脂液体制成的很长一段路，但是高尔夫球的进化并没有结束。制造商们一直在研究提高高尔夫球空气动力学和机械性能的方法。 与过去的高尔夫球制造商不同，工程师和设计师现在可以利用仿真分析不同层数、材料、凹坑数量和大小等高尔夫球的性能。让我们在今天的博客文章中探讨一个使用仿真设计高尔夫球的例子…… 模拟高尔夫球杆对高尔夫球的影响 正如我们在高尔夫球的冲击分析教程模型中演示的那样，工程师可以使用仿真分析高尔夫球杆撞击高尔夫球时的机械冲击。黏性罚函数可以用来模拟两个部分之间的接触，以稳定动态事件。仿真只观察了2毫秒的时间段，因为它只关注球杆击球的影响。 点击查看高尔夫球冲击分析教程模型的动态演示! 模型概述 模拟的高尔夫球杆的尺寸基于一个具有 34° 杆面角的 7 […]
使用 COMSOL® 探索硬度数的不明确性
一位客座博主讨论了如何使用模拟应用程序和COMSOL编译器™来创建用于研究硬度值、压痕测试数据等的产品。
使用多物理场仿真优化无创通气（NIV）面罩设计
无创呼吸机（Noninvasive ventilation，NIV）是一种医疗救助装置，它通过持续气道正压通气技术（Continuous positive airway pressure，CPAP）为呼吸困难的患者提供空气。
弹塑性金属条颈缩基准模型评估
当对具有特定几何结构的可延展材料样品进行拉伸试验时，会发生一种称为颈缩的现象。在一定载荷下，变形不再均匀，并形成局部“颈缩”。工程技术人员可以使用仿真来预测何时出现这种现象。
动脉自膨胀式支架的建模与仿真
人工支架是治疗冠心病的一种常用方法。人工支架可以增加流向心脏的血液流动，但也会带来并发症，因为患者心脏周围的动脉具有不规则的解剖结构。自膨胀式支架是人工支架的一种，它能够贴合血管，并随着血管的变化而变化。
使用人眼光力学模型研究老花眼
在例行检查过程中，眼科护理专业人员会检查常见的屈光不正症状，如近视、远视和散光。随着患者年龄的增长，医生还会检查老花眼，这是一种眼调节能力减弱的现象，会导致近视力长期完全丧失。视觉调节过程非常复杂，很难获得改进老视诊断和治疗所需的有用眼睛特性。为了解决晶状体折射率的测量问题，研究人员利用仿真开发了一种逆向工程技术。
如何模拟超弹性材料的压缩
为了表征超弹性材料，需要进行各种测试获取实验数据，包括承受单轴拉伸和压缩、双轴拉伸和压缩以及扭转测试。今天，我们向大家介绍如何使用通过单轴和双轴测试获得的拉伸和压缩测试数据，模拟由弹性泡沫材料制成的球体的压缩。
材料科学的重点议题：永不忘本的形状记忆合金
形状记忆合金（shape memory alloy，简称 SMA）是有“记忆”的合金：它们受压力或温度变化而发生变形后，能够恢复到初始形状。SMA 有着广泛的应用，包括冶金、制造、生物医学以及儿童工艺品，其应用范围不断扩展到各个领域。