بهبود تاب گلف خود با تجزیه و تحلیل چند بدنه

اینکه چقدر می توانید به توپ گلف ضربه بزنید نه تنها با قدرت عضلانی شما تعیین می شود ، بلکه مهمتر از آن – تحت تأثیر چندین عامل دیگر دخیل در مکانیک تاب گلف شما است. بیایید ببینیم که چگونه می توان از تجزیه و تحلیل چند بدنه یک تاب گلف برای بهبود نتیجه سکته مغزی استفاده کرد.

سکته گلف شما، فقط عضله نیست

نتیجه ضربه گلف شما اساساً با حرکت سر چماق درست قبل از برخورد با توپ تعیین می شود. با در نظر گرفتن این موضوع، ما باید بتوانیم ببینیم که چگونه تاب گلف شما بر اساس تجزیه و تحلیل چند بدنه بهبود می یابد.

تجزیه و تحلیل چند بدنه یک تاب گلف

در اینجا، من به شما نشان خواهم داد که چگونه قسمت‌های مختلف بدن، یک چوب گلف، و اتصالات بین آنها را با استفاده از ماژول Multibody Dynamics مدل‌سازی کردم .

مدل چرخش بازو (دو پیوند) در مقابل شانه-کلاب بازو (سه لینک)

یک راه ساده برای شبیه‌سازی تاب گلف، استفاده از یک مدل دو پیوندی است ، جایی که بازو و چماق دو پیوندی هستند که توسط یک مفصل لولا به هم متصل شده‌اند. در این مدل، بازو حول یک نقطه ثابت که در پایه گردن قرار دارد می‌چرخد و چماق در اطراف مفصل مچ نسبت به بازو می‌چرخد. مدل دو پیوندی اجازه چرخش به اندازه کافی طولانی را نمی دهد و در واقع نمایش واقعی یک تاب گلف واقعی نیست.

یک نمایش بهتر مدل سه پیوندی است که شانه را نیز به عنوان یک پیوند جداگانه شامل می شود. اضافه کردن یک لینک دیگر مشکل مربوط به بک سوئینگ را از بین می برد. از این رو، ما از این مدل سه پیوندی در تحلیل خود استفاده خواهیم کرد.

شماتیک هر دو مدل نوسان دو لینک و سه لینک
نمودار مدل تاب دو لینک و سه لینک.

مکانیک سوئینگ گلف

این تجزیه و تحلیل بر به حداکثر رساندن سرعت سر باشگاه درست قبل از ضربه با توپ، با درک مکانیک تاب گلف تمرکز دارد. مشخصات گشتاور اعمال شده توسط قسمت های مختلف بدن (شانه، بازوها و مچ دست) فرض می شود. با حداکثر ظرفیت گشتاور قطعات مربوطه محدود می شود. در بین تمام گشتاورهای اعمال شده، گشتاور مچ دست نقش بسیار مهمی در درست کردن ضربه دارد.

هندسه مدل نوسان سه پیوندی
هندسه مدل شده از مدل نوسان سه پیوندی.

در حین شبیه سازی نوسان کلوپ، کل تاب را می توان به دو فاز تقسیم کرد. در مرحله اول، بازو و چماق به عنوان یک مجموعه سفت و سخت حول نقطه ثابت می چرخند. در این مرحله، بازو و چماق تا می‌شوند تا اینرسی مرکز چرخش را به حداقل برسانند، که امکان توسعه حداکثر سرعت زاویه‌ای را برای ظرفیت بازو-گشتاور داده شده فراهم می‌کند. در اینجا، مچ دست تا حداکثر زاویه ممکن خمیده می‌شود (میزانی که می‌توان قبل از اینکه ناراحت شوید یا زاویه برای تاب خوردنتان مضر باشد) خمیده می‌شود و گشتاور اعمال‌شده مچ سعی می‌کند چماق را در این حالت در برابر دو گشتاور دیگر نگه دارد. .

در مرحله دوم، گشتاور مچ دست شروع به کمک به گشتاور شانه و بازو با فشار دادن چاقو به جلو می کند تا سرعت سر چماق به حداکثر برسد. نمونه ای که گشتاور مچ دست نقش خود را تغییر می دهد یک پارامتر مهم در تعیین کیفیت ضربه است. برای دیدن تاثیر آن بر سرعت سر چماق، گشتاور مچ دست را به صورت پارامتری تغییر می دهیم.

نموداری که تاریخچه زمانی گشتاور اعمال شده در تاب گلف را نشان می دهد
تاریخچه زمانی گشتاور اعمال شده توسط شانه، بازو و مچ دست برای (s).

درباره گشتاورهای کاربردی و موثر

گشتاور حرکتی که توسط شانه، بازو و مچ اعمال می شود، حداکثر ظرفیت را دارد و می تواند در محدوده تعریف شده متفاوت باشد. فرض بر این است که گشتاور شانه اعمال شده در حداکثر مقدار مثبت خود، پس از مدت زمان کوتاهی ایجاد می شود. گشتاور بازوی اعمال شده، که روی بازو عمل می کند و روی شانه واکنش نشان می دهد، به صورت خطی با زمان به حداکثر مقدار مثبت خود با نرخ مشخص می رسد. گشتاور اعمال شده مچ دست که روی چماق عمل می کند و روی بازو واکنش نشان می دهد، برای شروع کاملا منفی است و در زمان مشخص شده به حداکثر مقدار مثبت خود تغییر می کند.).

در مفصل بازو و مچ، چرخش به طور کامل آزاد نیست. در جهت جلو و عقب توسط رباط ها، عضلات، شکل مفصل یا ترکیبی از همه اینها محدود می شود. در تجزیه و تحلیل سوئینگ گلف ما، محدودیت چرخش در جهت عقب مهمتر است و این مقدار محدود کننده ممکن است از فردی به فرد دیگر متفاوت باشد.

در ابتدای حرکت رو به پایین، به دلیل نیروهای اینرسی وارد بر اعضای بدن، این چرخش ها سعی می کنند به زیر مقدار محدود بروند. از این رو، گشتاور اضافی با سفتی و میرایی معادل توقف اعمال می شود. این باعث می شود گشتاور موثر اعمال شده توسط بازو و مچ بیشتر از آنچه در واقع اعمال می شود .

نمودار خطی که سرعت سر چوب گلف را برای چندین بار سوئیچ گشتاور مچ نشان می دهد
سرعت سر چوب گلف در حین حرکت رو به پایین برای زمان های مختلف سوئیچ گشتاور مچ ().

در بالا، من سرعت کله را برای زمان های مختلف سوئیچ گشتاور مچ رسم کرده ام () برای کل مدت زمان تقریباً 0.25 ثانیه. می توان مشاهده کرد که برایs، ما قبل از ضربه به حداکثر سرعت می رسیم – این منجر به ضربه زودرس می شود. از سوی دیگر، برایs، سرعت کلوپ حتی نتوانست به حداکثر مقدار خود برسد.

برایs، سرعت کلوپ بالاتر از دو مورد دیگر و نزدیک به مقدار بهینه برای پارامترهای هندسی داده شده و قدرت عضلانی است.

نمودار مقایسه مسیرهای چوب گلف
مقایسه مسیر چوب گلف برای مقادیر مختلف(نتایج در مقادیر افزایشی نمایش داده می شوند).

حرکت پیوندها و مسیر حرکت مفصل بازو، مفصل مچ دست و سر چوب گلف.

نتایج تجزیه و تحلیل چند جسمی

حداکثر گشتاور بازو در سرتاسر چرخش و سرعت بسیار بالای بازو در ابتدای حرکت رو به پایین می‌تواند باعث رها شدن زودهنگام شود، به طوری که سر چوبه قبل از ضربه زدن به توپ به حداکثر سرعت خود می‌رسد.

ما همچنین می‌توانیم استنباط کنیم که برای ظرفیت گشتاور معین، داشتن یک نوسان بازوی بلند و همچنین زاویه محدود مچ و خروس بزرگ به طور بالقوه سودمند است. علاوه بر این، میزانی که مچ می تواند آزاد شدن را متوقف کند ، با ظرفیت گشتاور آن محدود می شود. بنابراین، مهارت های گلف شما نیز به شدت با انتشار تاخیری و ضربه دیرهنگام مرتبط است.

در مدل دانلودی نیز با تقسیم چماق به دو قسمت دستگیره و شفت، انعطاف شفت را در نظر می گیریم. اینها از طریق یک مفصل لولا با سختی و میرایی محدود به هم متصل می شوند. می بینید که تاثیر انعطاف شفت نسبت به تاب در مقایسه با سایر پارامترها ناچیز است.

مدل آموزش تاب گلف را دریافت کنید

اگر وارد حساب COMSOL Access خود شوید، می توانید فایل MPH و مستندات این مدل را از گالری برنامه دانلود کنید.