テニスラケットの科学(912):
(備忘録:テニスの論文 1992年)
衝突現象を考慮したテニスラケットのCAE(ボールとの衝突におけるラケットの応答予測と反発性能の評価指針) CAE of Tennis Rackets with Impact Phenomena. Prediction of Racket Response and a View of Restitution in Racket-Ball Impact.*(その3):
3.ボールとストリングスの非線形復原力特性
4.ストリング周りのフレームを固定して,ストリングスにボールを衝突させた場合の反発係数
5.ボールと超高剛性ラケットの衝突モデル
5.1 衝突モデルの概要
5.2 ラケットの換算質量と反発係数
*川副嘉彦,日本機械学会論文集,C編,58巻 552号,1992-08,pp. 2467-2474.
(続き)
(備忘録:テニスの論文 1992年)
衝突現象を考慮したテニスラケットのCAE(ボールとの衝突におけるラケットの応答予測と反発性能の評価指針)*(その3):
3.ボールとストリングスの非線形復原力特性
4.ストリング周りのフレームを固定して,ストリングスにボールを衝突させた場合の反発係数
5.ボールと超高剛性ラケットの衝突モデル
5.1 衝突モデルの概要

画像ー1
ボールとラケットとの衝突実験およびインパルス・ハンマによるラケットの打撃実験において,ラケット・フレームの振動がボールとストリングスとの接触時間(衝突時間)およびハンマとストリングスの接触時間の差異としてほとんど現れないという事実に着目したことが,このモデルの特長である.
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まず,質量分布は同じで,剛性を無限に高めた(振動を無視した)ラケット・フレームを想定し,非線形復原力を考慮したボールとストリングスの1自由度モデルを用いて反発係数および,接触時間,衝突力などの衝突現象を解析する.
この振動を無視したラケットとボールとの衝突現象の解析結果と現実のラケットの衝突実験と対照する.
次に,パーソナルコンピュータ援用の実験モード解析(文献1)に基づいて実験的に同定したラケットの振動モデルに,上記の衝突現象の解析から求めたインパクトの力を衝突時間だけ作用させ,ラケットの振動を予測する.
衝突におけるフレーム振動によるエネルギー損失を考慮して反発係数を修正すると,ラケットの振動による反発性能の微妙な差異を評価できるはずである.
ボールを質量とばねを持つ1自由度系に近似すると,ボールのばねとストリングスのばねを間に挟んで,ボールの質量とフレームとが衝突すると考えることができる.
打撃点(ボールが当たったところ)に換算したラケットの質量(ラケットの回転を考慮した換算質量)とボールの質量とが,ボールとストリングスを組み合わせた合成ばね,すなわち一種の緩衝装置を挟んで衝突するのである.
したがって,衝突現象を決める要素は,一つはボールの質量に対する打撃点でのラケットの換算質量であり,もう一つはボールとストリングスを組合わせた合成バネの特性である.
5.2 (超高剛性)ラケットの換算質量と反発係数

画像ー2

画像ー3
縦軸:ボールと超高剛性ラケットのCOR(Coefficient of Restitution) 反発係数
横軸:ラケット面の打球位置の換算質量
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(引用文献)
・衝突現象を考慮したテニスラケットのCAE(ボールとの衝突におけるラケットの応答予測と反発性能の評価指針) CAE of Tennis Rackets with Impact Phenomena. Prediction of Racket Response and a View of Restitution in Racket-Ball Impact. 川副 嘉彦、日本機械学会論文集. C編 58(552) 1992-08 pp. 2467-2474.
https://kawazoe-lab.com/research/syoutotugensyouwokouryo/
(続く)
