ゴルフ・クラブとボールとの反発特性に着目した衝突メカニズムの解明に関する研究

以高尔夫球杆与球的斥力特性为中心阐明碰撞机理的研究

基本信息

批准号：
18700506
负责人：
田中克昌
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,ゴルフ・クラブとボールとのインパクトに着目し,衝突実験からボールの打ち出し条件(速度,角度,スピン量)とヘッドの機械的特性との関係を明らかにするとともに,それをもとに構築した有限要素(FE)モデルを用いた衝突解析から,ボールの飛距離や方向性に関する衝突メカニズムを解明することを目的としている.この目的を達成するために,本年度は,昨年度の成果を踏まえて,クラブヘッドを模擬した中空体とボールとの衝突を再現するFEモデルを構築し,そのモデルを用いた衝突解析からヘッドやシャフトの機械的特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.まず,インパクトを詳細に考察するために,有限要素法を用いて中空体(4種類)とボールとの衝突解析モデルを構築した.この解析結果と昨年度実施した衝突実験結果とを比較し,ボールの打ち出し条件および中空体のひずみがよく一致し,構築した解析キデルが十分な精度を持つことを確認した.次に,このモデルを用いて,ボールの衝突位置を変化させた解析を行い,速度はヘッドの重心位置とロフト角,角度とスピン量はロフト角と衝突面のたわみに主に依存していることがわかった.さらに,シャフトのFEモデルを構築し,中空体にシャフトを取り付けたクラブモデルを用いて,シャフトの有無,シャフトのヤング率および質量,シャフトの取り付け位置を変化させた解析を行い,変化させた特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.この結果,速度への影響は小さいこと,また角度およびスピン量は,シャフトによる中空体の拘束に伴う衝突荷重の変化およびシャフトのヤング率と取り付け位置に依存する中空体の回転運動の影響を受けることがわかった.

这项研究的重点是高尔夫俱乐部和球的影响，旨在阐明碰撞实验中头部的发射条件（速度，角度，旋转量）与头部机械性能之间的关系，并使用此目的建立在此目的的有限元素（FE）模型的碰撞分析（FE）模型中阐明与飞行距离和方向相关的碰撞机制。为了实现这一目标，今年，根据去年的结果，我们构建了一个FE模型，该模型重现了一个空心体与模拟俱乐部头的球之间的碰撞，并使用此模型检查了头部和轴的机械性能对碰撞分析的球发射条件的影响。首先，为了详细检查影响，使用有限元方法构建了空心体（四种类型）和球之间的碰撞分析模型。我们将该分析的结果与去年进行的碰撞实验进行了比较，并研究了球的碰撞分析模型的影响。空心体的发射条件和应变良好，并且构造的分析盒具有足够的精度。接下来，使用此模型，我们分析了球的碰撞位置，发现速度主要取决于阁楼角度和阁楼角和碰撞表面的偏转。此外，我们构建了轴的Fe模型，并使用了一个杆模型，该杆模型与轴连接到空心体，分析轴的存在或不存在，Young的模量和轴质量以及轴的安装位置，并研究了变化的特征对球发射条件的影响。该结果表明，对速度的影响很小，并且角度和自旋量受到与轴约束空心体相关的碰撞载荷的变化的影响，而空心体的旋转运动取决于年轻的模量和轴的安装位置。