新材料乒乓球碰撞动力学分析Collision Dynamics Analysis of New Material Table Tennis Ball
谢聪锋,李春,任杰,施之皓,季云峰,丁勤卫
摘要(Abstract):
绿色环保材质的醋酸纤维素乒乓球近年来备受关注。为研究新材料对乒乓球运动特性的影响,基于显式动力学理论并结合有限元方法,建立考虑旋转效应的乒乓球与球拍碰撞模型,研究新材料和赛璐珞2种材质对乒乓球与球拍碰撞后的速度、球与球拍接触时间及能量损失的影响。结果表明:乒乓球反射速度随入射角的增大而减小;球体直径相同、转速和入射速度相同条件下,新材料乒乓球与赛璐珞球相比,球速平均增大约2%。碰撞过程中球与球拍接触时间随乒乓球入射角的增大而增大,乒乓球材质的改变对球体与球拍接触时间影响较小;乒乓球入射角增大,能量损失率随之增加,同一直径、转速和入射速度条件下,新材料乒乓球能量损失率大于赛璐珞球,两者最大相差4.04%,平均能量损失率相差1.43%。研究一定程度上为运动员尽快适应新材料球带来的变化提供了理论参考。
关键词(KeyWords): 乒乓球;新材料;赛璐珞;碰撞;显式动力学
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目(项目编号:51676131);国家自然科学基金资助项目(项目编号:51176129);; 上海市科委项目(项目编号:13DZ2260900)
作者(Author): 谢聪锋,李春,任杰,施之皓,季云峰,丁勤卫
DOI: 10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2017.01.004
参考文献(References):
- [1]曹犇,王国昆.论乒乓球运动中的控制与反控制[J].西安体育学院学报,2009,26(4):481-486.
- [2]余万,李春,朱玲,等.不同比赛气候条件对乒乓球飞行轨迹影响研究[J].运动,2016,138(10):23-24.
- [3]余万,李春,朱玲,等.采用格子Boltzmann方法研究不同环境温度对乒乓球运动轨迹影响[J].天津体育学院学报,2016,31(4):364-368.
- [4]陈黎.乒乓球反手台内侧拧技术的实效性分析[J].西安体育学院学报,2006,23(6):70-72.
- [5]杨桦.乒乓球运动教程[M].北京:北京体育大学出版社,2014.
- [6]彭搏.无缝乒乓球的控制研究[D].上海:上海交通大学,2013.
- [7]苏丕仁.现代乒乓球运动教学与训练[M].北京:人民体育出版社,2003.
- [8]张明胤,徐金陆.非赛璐珞乒乓球技术发展和应用前景探析[J].河北体育学院学报,2014,28(4):60-64.
- [9]王继晟.新塑料乒乓球究竟为何物,国际乒联为何改变材质[EB/OL].(2014-10-28)[2016-12-20].http://sports.sina.com.cn/o/2014-10-28/09147386463.shtml.
- [10]刘文珂,徐昱玫,房施龙.原技术动作影响新技术动作学习的实验研究--以专项、非专项乒乓球学生和普通学生学习网球技术为例[J].西安体育学院学报,2012,29(2):249-252.
- [11]今亮,赵霞,张潮辉.新规则对乒乓球运动技术发展趋势的影响[J].北京体育大学学报,2005,36(1):1414-1416.
- [12]TANG H P,MIZOGUCHI M,TOYOSHIMA S.Hitting properties of the new 40 mm diameter table tennis ball[J].Research of Physical Education,2002,47(2):155-162.
- [13]ANDREW D P S,CHOW J W,KNUDSON D V,et al.Effect of ball size on player reaction and racket acceleration during the tennis volley[J].Journal of Science&Medicine in Sport,2003,6(6):102-110.
- [14]张晓蓬,吴焕群.40 mm乒乓球对比赛状态的影响[J].天津体育学院学报,2000,10(3):65-66.
- [15]成波锦,杨欢.新型无缝塑料乒乓球的特征及对击球速度和旋转影响的试验研究[J].北京体育大学学报,2014,15(10):141-144.
- [16]成波锦.新型无缝塑料乒乓球的特征及对技、战术发展影响的初步研究[J].中国体育科技,2014,50(5):68-72.
- [17]罗壮.新材料无缝乒乓球与赛璐珞乒乓球的性能对比研究[D].广州:广州体育学院,2015.
- [18]刘莎.新材质球对我国兵乓球运动员的技战术影响研究[D].长沙:湖南师范大学,2015.
- [19]牛彩霞,何成平.传感器与检测技术[M].北京:机械工业出版社,2016.
- [20]王红岩.空投装备回收系统建模与分析[M].北京:国防工业出版社,2014.
- [21]王娟.长杆弹侵彻有限直径金属厚靶的理论与数值分析[D].西安:长安大学,2015.
- [22]凌桂龙.ANSYS Workbench 13.0从入门到精通[M].北京:清华大学出版社,2012.
- [23]张威.基于显式动力学的齿轮疲劳寿命预测与故障分析[D].昆明:昆明理工大学,2015.
- [24]成林,王谷娜,王茂美.基于显式动力学有限元法的汽车盘式制动器仿真研究[J].汽车实用技术,2016,11(5):9-11.
- [25]肖荣清,周艳平,肖文凯.活塞环用钢6Cr13Mo异型截面轧制的显式动力学有限元分析[J].武汉大学学报(工学版),2005,38(2):91-94.
- [26]刘一凡,易春燕.新材料乒乓球对运动员的技战术影响[J].当代体育科技,2015,5(6):249-250.
- [27]赵渠森.先进复合材料手册[M].北京:机械工业出版社,2003.
- [28]张留成,瞿雄伟,丁会利.高分子材料基础[M].北京:化学工业出版社,2002.
- [29]AZOM.Cellulose Acetate[EB/OL].(2002-06-12)[2015-12-20].http://www.azom.com/article.aspx?Article ID=1461.
- [30]中国标准出版社.乒乓球拍(GB/T 23115-2008)[S].北京:2009:97.
- [31]武秀根,郑百林,贺鹏飞.乒乓球拍微结构对乒乓球与球拍碰撞过程的研究[J].体育科研,2006,27(2):59-61.
- [32]张乐乐.ANSYS辅助分析应用基础教程[M].北京:北京交通大学出版社,2006.