JP2003288382A - Collision analytic device for ball - Google Patents

Collision analytic device for ball

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JP2003288382A
JP2003288382A JP2002091307A JP2002091307A JP2003288382A JP 2003288382 A JP2003288382 A JP 2003288382A JP 2002091307 A JP2002091307 A JP 2002091307A JP 2002091307 A JP2002091307 A JP 2002091307A JP 2003288382 A JP2003288382 A JP 2003288382A
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JP
Japan
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ball
collision analysis
collision
analysis
node solid
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Application number
JP2002091307A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Omori
一寛 大森
Yukihiro Teranishi
幸弘 寺西
Takao Oda
貴雄 尾田
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Mizuno Corp
Original Assignee
Mizuno Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a collision analytic device for ball capable of dealing with a structure having an uniform thickness, and superior to an analysis using 4-node solid element in analytic precision. <P>SOLUTION: This collision analytic device for ball 1 is a collision analytic device for ball used for the collision analysis of a striking sporting good for striking a ball by use of the finite element method. This device is provided with a storage device 2, a display device 3, a computer (arithmetic part) 4, and an input device 5. In the arithmetic part 4, a collision analysis is performed by use of a ball model consisting of 8-node solid elements. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、有限要素法を用
い、ゴルフクラブや野球用バットのような打撃用スポー
ツ用具の衝突解析に用いるボールの衝突解析装置に関
し、特に、8節点ソリッド要素で構成される衝突解析用
ボールモデルを用いた衝突解析を行うボールの衝突解析
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ball collision analysis apparatus for use in the collision analysis of hitting sports equipment such as golf clubs and baseball bats using the finite element method. The present invention relates to a ball collision analysis device that performs a collision analysis using a collision analysis ball model.

【0002】[0002]

【従来の技術】有限要素生成用ソフトウェア(プリプロ
セッサ)を用いてボールのような球形に要素を生成する
には、自動要素生成機能を使い、4節点ソリッド要素で
球状要素を作成することができる。
2. Description of the Related Art In order to generate a spherical element such as a ball by using finite element generating software (preprocessor), a spherical element can be formed by a 4-node solid element using an automatic element generating function.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】スポーツ用具でボール
を打撃したときには、ボールを構成する各要素の法線方
向に対し垂直あるいはそれに近い角度でボールとスポー
ツ用具の衝突がおこるため、衝撃波の伝播は非常に重要
となる。しかし、4節点ソリッド要素でボールモデルを
構成すると、衝撃波が正確に伝播しないため解析精度が
著しく低下し、実験値からはずれる結果となる。したが
って、4節点ソリッド要素を用いて作成したボールモデ
ルを衝突解析に用いるのには解析精度の点で問題があ
る。
When a ball is hit with a sports equipment, the ball and the sports equipment collide with each other at an angle perpendicular to or close to the normal direction of each element constituting the ball, so that the shock wave is not propagated. Very important. However, if the ball model is composed of four-node solid elements, the shock wave does not propagate accurately, so the analysis accuracy is significantly reduced, and the result deviates from the experimental value. Therefore, there is a problem in terms of analysis accuracy when using a ball model created using four-node solid elements for collision analysis.

【0004】また、ゴルフクラブや野球用バットのよう
な打撃用スポーツ用具に用いるボールは、構造上多層構
造になっている場合が多い。ボールモデルの各層は均一
肉厚を有しているが、4節点ソリッド要素で、均一肉厚
のモデル化を行うことは望ましくない。
Balls used for hitting sports equipment such as golf clubs and baseball bats often have a multi-layered structure. Although each layer of the ball model has a uniform thickness, it is not desirable to model the uniform thickness with a 4-node solid element.

【0005】4節点ソリッド要素を用いて均一肉厚のモ
デル化を行うとすると、ゴルフボールのように各層の肉
厚が非常に薄い場合、4節点ソリッド要素を構成する三
角形フェースの内角の最大値が180度近くになる。角
度が140度を超えると解析精度が悪くなるため、これ
を回避するために4節点ソリッド要素の大きさを小さく
して内角の角度を小さくする。
When modeling the uniform wall thickness using a 4-node solid element, if the thickness of each layer is very thin, such as a golf ball, the maximum value of the internal angle of the triangular face forming the 4-node solid element is obtained. Is close to 180 degrees. If the angle exceeds 140 degrees, the analysis accuracy deteriorates. Therefore, in order to avoid this, the size of the four-node solid element is reduced to reduce the angle of the interior angle.

【0006】通常、サイコロのような6面体形状を作る
には8節点ソリッド要素は1個で済むが、4節点ソリッ
ド要素では最低6個必要となる。すなわち、8節点ソリ
ッド要素で均一肉厚をもった層をモデル化した方が、4
節点ソリッド要素を用いた時に比べモデルを構成する要
素数が少なくて済む。要素数の増加は解析時間の増加に
依存するため要素数はできる限り少ない方が良い。
Normally, only one 8-node solid element is required to form a hexahedral shape such as a dice, but at least six 4-node solid elements are required. That is, it is better to model a layer having a uniform thickness with 8-node solid elements.
The number of elements that make up the model is smaller than when using solid nodes. Since the increase in the number of elements depends on the increase in analysis time, the number of elements should be as small as possible.

【0007】そこで、本発明は、均一肉厚を有している
構造にも対応でき、しかも精度面でも4節点ソリッド要
素を用いた場合を上回ることができるボールの衝突解析
装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention is to provide a ball collision analysis device which can cope with a structure having a uniform wall thickness and can exceed the precision in the case of using a four-node solid element. To aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るボールの衝
突解析装置は、有限要素法を用い、ボールを打撃する打
撃用スポーツ用具の衝突解析に用いる衝突解析装置であ
って、8節点ソリッド要素で構成されるボールモデルを
用いた衝突解析を行う演算部を備えたことを特徴とす
る、ボールの衝突解析装置。該演算部は、好ましくは、
中心側に位置するコア層と、該コア層を被覆する被覆層
とを含むボールモデルを作成する機能を有する。
A ball collision analysis apparatus according to the present invention is a collision analysis apparatus for use in a collision analysis of a sports equipment for hitting a ball, which uses a finite element method, and is an 8-node solid element. A collision analysis device for a ball, comprising: a calculation unit that performs a collision analysis using a ball model configured by. The arithmetic unit is preferably
It has a function of creating a ball model including a core layer located on the center side and a coating layer coating the core layer.

【0009】このように衝突解析用のボールモデルを8
節点ソリッド要素で構成することにより、均一肉厚のモ
デル化が可能となる。また、上記のようなボールモデル
を用いて演算部で衝突解析を行うことにより、4節点ソ
リッド要素を含むボールモデルを作成した場合と比較し
て、衝撃波を正確に伝播させることができる。
In this way, the ball model for collision analysis is
By constructing with nodal solid elements, modeling of uniform wall thickness is possible. Further, by performing the collision analysis in the calculation unit using the ball model as described above, the shock wave can be accurately propagated as compared with the case where the ball model including the four-node solid element is created.

【0010】上記8節点ソリッド要素を構成する四角形
フェースに沿ったエッジの最大長さと最小長さとの比
(アスペクト比)が1以上5以下であることが好まし
い。この範囲を外れると解析精度が悪くなる。
It is preferable that the ratio (aspect ratio) of the maximum length and the minimum length of the edges along the quadrangular face constituting the 8-node solid element is 1 or more and 5 or less. If it deviates from this range, the analysis accuracy will deteriorate.

【0011】また、8節点ソリッド要素を構成する四角
形フェースの内角が40度以上140度以下であること
が好ましい。この範囲を外れた場合にも、解析精度が悪
くなる。なお内角が180度以上になると、剛性マトリ
ックスが負になり、計算ができなくなる。
Further, it is preferable that the internal angle of the quadrangular face constituting the 8-node solid element is 40 degrees or more and 140 degrees or less. Even if it deviates from this range, the analysis accuracy will deteriorate. If the interior angle is 180 degrees or more, the stiffness matrix becomes negative and calculation cannot be performed.

【0012】また、8節点ソリッド要素を構成する四角
形フェースを2つの三角形に分割したときの各三角形の
法線のなす角度が0度以上10度以下であることが好ま
しい。この範囲を外れた場合にも、解析精度が悪くな
る。
Further, when the quadrangular face forming the 8-node solid element is divided into two triangles, it is preferable that the angle formed by the normal lines of the triangles is 0 degree or more and 10 degrees or less. Even if it deviates from this range, the analysis accuracy will deteriorate.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明に係るボールの衝突解析装
置は、有限要素法を用い、ゴルフクラブや野球用バット
等のボールを打撃する打撃用スポーツ用具の衝突解析に
用いる解析装置であって、入力装置と、記憶装置と、表
示装置と、演算部とを備える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ball collision analysis apparatus according to the present invention is an analysis apparatus which uses the finite element method and is used for collision analysis of a hitting sports equipment such as a golf club or a baseball bat. , An input device, a storage device, a display device, and a calculation unit.

【0014】入力装置は、衝突解析に必要な条件を演算
部に入力する。記憶装置は、衝突解析に必要なデータを
記憶する。表示装置は、衝突解析結果を表示する。演算
部は、後述するボールモデルを作成し、該ボールモデル
を用い、各種条件およびデータに基づいて衝突解析を実
行し、解析結果を出力する。
The input device inputs the conditions necessary for the collision analysis to the arithmetic unit. The storage device stores data necessary for collision analysis. The display device displays the collision analysis result. The calculation unit creates a ball model described later, executes a collision analysis based on various conditions and data using the ball model, and outputs the analysis result.

【0015】本発明では、8節点ソリッド要素で構成さ
れるボールモデルを用いた衝突解析を行うことを重要な
特徴とする。
An important feature of the present invention is to perform a collision analysis using a ball model composed of 8-node solid elements.

【0016】8節点ソリッド要素は、8つの節点を有す
る固体要素である。図7に、8節点ソリッド要素11の
一例を示す。この図に示す例では、8節点ソリッド要素
11を長方体に近い形状の6面体要素で構成している
が、これに限定されない。
The 8-node solid element is a solid element having 8 nodes. FIG. 7 shows an example of the 8-node solid element 11. In the example shown in this figure, the 8-node solid element 11 is composed of a hexahedral element having a shape close to a rectangular parallelepiped, but is not limited to this.

【0017】8節点ソリッド要素を用いてゴルフボール
や野球用ボールのようなボールモデルを生成するには、
たとえばボールモデルの核となるコア層を8節点ソリッ
ド要素で作成し、該コア層から放射状に8節点ソリッド
要素を生成して被覆層を作成すればよい。たとえば、被
覆層をミッド層とカバー層の2層構造としてコア層の外
側にそれぞれ作成してもよく、3層以上の積層構造とし
てもよい。このように8節点ソリッド要素でボールモデ
ルを構成することにより、4節点ソリッド要素を用いた
場合より要素数が少なく、かつ解析精度が良い均一肉厚
のモデル化が可能となる。
To generate a ball model such as a golf ball or a baseball using the 8-node solid element,
For example, the core layer, which is the core of the ball model, may be formed from 8-node solid elements, and the 8-layer solid elements may be radially generated from the core layer to form the coating layer. For example, the cover layer may be formed on the outside of the core layer as a two-layer structure of a mid layer and a cover layer, or may be a laminated structure of three or more layers. By constructing a ball model with 8-node solid elements in this way, it is possible to make a model with a uniform wall thickness with a smaller number of elements and better analysis accuracy than in the case of using 4-node solid elements.

【0018】上記8節点ソリッド要素を構成する四角形
フェースに沿ったエッジの最大長さと最小長さとの比
(アスペクト比)は1以上5以下である。好ましくは、
上記アスペクト比は1である。たとえば図7に示す例で
は、四角形フェース13に沿ったエッジの最大長さL1
と最小長さL2との比が上記アスペクト比に対応する。
アスペクト比を上記範囲とすることにより、精度の良い
結果が得られる。
The ratio (aspect ratio) between the maximum length and the minimum length of the edges along the quadrangular face which constitutes the 8-node solid element is 1 or more and 5 or less. Preferably,
The aspect ratio is 1. For example, in the example shown in FIG. 7, the maximum length L1 of the edge along the square face 13 is
And the minimum length L2 correspond to the aspect ratio.
By setting the aspect ratio within the above range, accurate results can be obtained.

【0019】また、8節点ソリッド要素を構成する四角
形フェースの内角(図7に示す例では角度θ)が40度
以上140度以下であることが好ましい。さらに好まし
くは、四角形フェースの内角は90度である。この場合
にも、精度の良い結果が得られる。
Further, it is preferable that the inside angle (angle θ in the example shown in FIG. 7) of the quadrangular face forming the 8-node solid element is 40 degrees or more and 140 degrees or less. More preferably, the interior angle of the square face is 90 degrees. Also in this case, an accurate result can be obtained.

【0020】また、8節点ソリッド要素を構成する四角
形フェースを2つの三角形に分割したときの各三角形の
法線のなす角度が0度以上10度以下であることが好ま
しい。さらに好ましくは、上記角度は0度である。この
場合にも、精度の良い結果が得られる。なお、上記の
「法線」とは、四角形フェースを2つの三角形に分割し
たときの各三角形の図心を通る法線のことをいうものと
定義する。
Further, when the quadrangular face forming the 8-node solid element is divided into two triangles, it is preferable that the angle formed by the normal lines of the triangles is 0 ° or more and 10 ° or less. More preferably, the angle is 0 degrees. Also in this case, an accurate result can be obtained. The above-mentioned "normal line" is defined as a normal line passing through the centroid of each triangle when the quadrangular face is divided into two triangles.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図1〜図14を用いて、本発明の実施
例について説明する。図1は、本発明の衝突解析装置1
の概略構成を示すブロック図である。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a collision analysis device 1 of the present invention.
3 is a block diagram showing a schematic configuration of FIG.

【0022】図1に示すように、本発明の衝突解析装置
1は、記憶装置2と、表示装置3と、コンピュータ(演
算部)4と、入力装置5とを備える。
As shown in FIG. 1, the collision analysis device 1 of the present invention comprises a storage device 2, a display device 3, a computer (arithmetic unit) 4, and an input device 5.

【0023】入力装置5は、演算部4と接続され、衝突
解析に必要な条件を演算部4に入力する。記憶装置2
は、演算部4と接続され、衝突解析に必要なデータを格
納する。表示装置3は、演算部4で算出された衝突解析
結果を表示する。演算部4は、図2に示すように、ボー
ルモデルを作成し、スポーツ用具モデルを作成し、ボー
ルモデルとスポーツ用具モデルのアセンブリを行い、該
アセンブリに入力装置5および記憶装置2からの各種条
件を入力し、所定のプログラムに基づいて衝突解析を実
行し、解析結果を出力する。
The input device 5 is connected to the arithmetic unit 4 and inputs conditions required for collision analysis to the arithmetic unit 4. Storage device 2
Is connected to the calculation unit 4 and stores data required for collision analysis. The display device 3 displays the collision analysis result calculated by the calculation unit 4. As shown in FIG. 2, the calculation unit 4 creates a ball model, a sports equipment model, assembles a ball model and a sports equipment model, and inputs various conditions from the input device 5 and the storage device 2 to the assembly. Is input, collision analysis is executed based on a predetermined program, and the analysis result is output.

【0024】本発明の衝突解析装置1では、まず入力装
置5からの入力条件に応じて、演算部4においてボール
モデルを作成する。このとき、8節点ソリッド要素で構
成されるボールモデルを作成する。
In the collision analysis device 1 of the present invention, first, the ball model is created in the calculation section 4 according to the input condition from the input device 5. At this time, a ball model composed of 8-node solid elements is created.

【0025】図3に本発明の衝突解析装置1で使用する
ボールモデル6の正面図を示し、図4にボールモデル6
をアイソメ方向から見た図を示す。図3および図4に示
すように、ボールモデル6は所定形状の8節点ソリッド
要素を組合わせて作成され、メッシュ状に分割されてい
る。
FIG. 3 shows a front view of the ball model 6 used in the collision analysis apparatus 1 of the present invention, and FIG. 4 shows the ball model 6.
The figure which looked at from the isometric direction is shown. As shown in FIGS. 3 and 4, the ball model 6 is created by combining 8-node solid elements having a predetermined shape and is divided into meshes.

【0026】図5に本発明で使用するボールモデル6の
断面図を示す。図5に示すように、ボールモデル6は、
中心側に位置するコア層7と、この外周上に作成される
ミッド層8と、該ミッド層8の外周上に作成されるカバ
ー層9とを有する。コア層7は、中心部に図6に示す形
状の核10を有する。この核10も、8節点ソリッド要
素を組合わせて作成される。
FIG. 5 shows a sectional view of the ball model 6 used in the present invention. As shown in FIG. 5, the ball model 6 is
It has a core layer 7 located on the center side, a mid layer 8 formed on the outer periphery of the core layer 7, and a cover layer 9 formed on the outer periphery of the mid layer 8. The core layer 7 has a core 10 having the shape shown in FIG. This kernel 10 is also created by combining 8-node solid elements.

【0027】上記ボールモデル6を作成するには、図2
に示すように、ボールモデル6の各層の寸法を決定し、
メッシュサイズを決定し、8節点ソリッド要素を組合わ
せて核10を作成した後、この核10の中心から放射線
状に等間隔に所定形状の8節点ソリッド要素(6面体要
素)を配置ことによりコア層7の有限要素を作成し、こ
のコア層7の表層部に複数層のソリッド要素を配置して
ミッド層8とカバー層9の有限要素を順次作成し、有限
要素の品質チェックを行い、各層の材料物性の入力を行
う。ソフトウェアとしてはHyperMesh(米国Altair Engi
neering社)、MSC.PATRAN(米国MSC社)を使用する。
To create the ball model 6 shown in FIG.
As shown in, the dimensions of each layer of the ball model 6 are determined,
After determining the mesh size and creating the core 10 by combining the 8-node solid elements, the core is created by arranging the 8-node solid elements (hexahedral elements) of a predetermined shape at equal intervals radially from the center of the core 10. A finite element of the layer 7 is created, a plurality of layers of solid elements are arranged on the surface layer of the core layer 7, finite elements of the mid layer 8 and the cover layer 9 are sequentially created, and the quality check of the finite element is performed. Enter the material properties of. HyperMesh (Altair Engi
neering), MSC.PATRAN (MSC, USA) are used.

【0028】ボールモデル6を作成した後、図2に示す
ように、CADモデルを読み込み、メッシュサイズを決
定し、スポーツ用具モデルの有限要素を作成し、有限要
素の品質チェックを行い、各層の材料物性の入力を行
う。ソフトウェアとしてはThinkDesign(伊Think3
社)、I-DEAS(米ユニグラフィックソルーション社)、P
RO/ENGINEER(米パラメトリックテクノロジー社)を使
用する。
After the ball model 6 is created, as shown in FIG. 2, the CAD model is read, the mesh size is determined, the finite element of the sports equipment model is created, the finite element quality is checked, and the material of each layer is Enter physical properties. As software, ThinkDesign (I Think3
Company), I-DEAS (Unigraphic Solutions Company, USA), P
Uses RO / ENGINEER (Parametric Technology Inc., USA).

【0029】次に、ボールモデル6とスポーツ用具モデ
ルとをそれぞれ読み込み、これらの位置合わせを行う。
その後、各種境界条件を入力装置5により入力する。具
体的には、位置、速度、加速度等のボールモデル6とス
ポーツ用具モデルについてのい条件を入力し、接触条件
を設定する。ソフトウェアとしてはGENERIS(仏ESI社)
を使用する。
Next, the ball model 6 and the sports equipment model are respectively read and their positions are aligned.
After that, various boundary conditions are input by the input device 5. Specifically, the contact conditions are set by inputting the conditions regarding the ball model 6 and the sports equipment model such as the position, velocity, and acceleration. As software, GENERIS (France ESI)
To use.

【0030】次に、演算部4において衝突解析を行う。
衝突解析には、陽解法ソフトウェアPAMCRASH(仏ESI
社)を用いる。本実施例では、図8に示すように、剛体
壁12に上述のボールモデル6を衝突させ、衝突時の衝
撃力の時刻歴を求めた。具体的には、2m長の鋼鉄製の
SH棒を剛体とみなして超弾性要素のボールモデル6と
衝突させ、上記のPAMCRASHにて衝撃応答解析を行い、衝
突時の衝撃力の時刻歴を求めた。このときの衝突速度は
36m/sとした。
Next, a collision analysis is performed in the arithmetic unit 4.
For collision analysis, explicit software PAMCRASH (France ESI
Company) is used. In this embodiment, as shown in FIG. 8, the ball model 6 is collided with the rigid wall 12 and the time history of the impact force at the time of collision is obtained. Specifically, the SH rod made of steel with a length of 2 m is regarded as a rigid body and collided with the ball model 6 of the superelastic element, and the impact response analysis is performed with the above PAMCRASH, and the time history of the impact force at the time of collision is obtained. It was The collision speed at this time was 36 m / s.

【0031】上記の衝突解析後、解析結果を表示装置3
に出力する。具体的には、ボールモデル6とスポーツ用
具モデルの位置(速度、加速度)、歪み(応力)等を出
力する。
After the above collision analysis, the analysis result is displayed on the display device 3.
Output to. Specifically, the position (speed, acceleration), strain (stress), etc. of the ball model 6 and the sports equipment model are output.

【0032】なお、ボールモデル6のモデルとしてはNE
WING(R)(ブリヂストン(株))を使用し、材料タイ
プは超弾性材料として扱う。PAMCRASHではMooney Rivli
nを採用する。Mooney Rivlin係数(A,B)は、弾性率
(E)とポアソン比(ν)から算出する。具体的には下
記の数式(1)より算出する。
As a model of the ball model 6, NE
WING (R) (Bridgestone Co., Ltd.) is used and the material type is treated as a super elastic material. Mooney Rivli at PAMCRASH
Adopt n. The Mooney Rivlin coefficient (A, B) is calculated from the elastic modulus (E) and Poisson's ratio (ν). Specifically, it is calculated by the following formula (1).

【0033】E=4(1+ν)(A+B)…(1) また、ボールモデル6のメッシュサイズは4mmをベー
スとする。ただし、ミッド層8とカバー層9の肉厚はそ
れぞれ1.7mm、2.0mmとし、ミッド層8とカバ
ー層9は2層に分割されるので、各層の肉厚方向のメッ
シュ厚さはそれぞれ0.85mm、1.0mmとなる。
また、コア層の肉厚方向のメッシュ厚さは0.9mmで
ある。
E = 4 (1 + ν) (A + B) (1) Further, the mesh size of the ball model 6 is based on 4 mm. However, the wall thicknesses of the mid layer 8 and the cover layer 9 are 1.7 mm and 2.0 mm, respectively. Since the mid layer 8 and the cover layer 9 are divided into two layers, the mesh thickness of each layer in the wall thickness direction is respectively. It becomes 0.85 mm and 1.0 mm.
The mesh thickness of the core layer in the thickness direction is 0.9 mm.

【0034】次に、本発明の衝突解析装置1を用いた衝
突解析結果について、図9〜図14を用いて説明する。
図9は、本発明の実施例、比較例1,2および本実施例
の近似曲線を示す図である。図10は、本実施例の解析
結果および近似曲線、図11は図12に示すボールモデ
ル6(比較例1)の解析結果および近似曲線、図13は
図14に示すボールモデル6(比較例2)の解析結果お
よび近似曲線を示す図である。
Next, the collision analysis result using the collision analysis apparatus 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 14.
FIG. 9: is a figure which shows the approximate curve of the Example of this invention, the comparative examples 1 and 2, and this Example. 10 is an analysis result and an approximate curve of the present embodiment, FIG. 11 is an analysis result and an approximate curve of the ball model 6 (Comparative Example 1) shown in FIG. 12, and FIG. 13 is a ball model 6 (Comparative Example 2) shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing an analysis result and an approximated curve of FIG.

【0035】なお、図12および図14に示すボールモ
デル6(比較例1、2)は4節点ソリッド要素を用いて
作成したモデルであり、図12に示すボールモデル6
(比較例1)は核内に三角形要素(4節点ソリッド要
素)を含むモデルであり、図14に示すボールモデル6
(比較例2)は中心に核がないモデルである。
The ball model 6 (Comparative Examples 1 and 2) shown in FIGS. 12 and 14 is a model created using four-node solid elements, and the ball model 6 shown in FIG.
(Comparative Example 1) is a model including a triangular element (four-node solid element) in the core, and the ball model 6 shown in FIG.
(Comparative Example 2) is a model having no nucleus in the center.

【0036】図10に示すように、本実施例の場合、解
析結果データと近似曲線とがよく一致していおり、デー
タのばらつきが小さいのがわかる。それに対し、図11
および図13に示す比較例では、解析結果データと近似
曲線間で一致しない場合が多く、データのばらつきが大
きいのがわかる。
As shown in FIG. 10, in the case of the present embodiment, the analysis result data and the approximate curve are in good agreement, and it can be seen that the variation in the data is small. On the other hand, FIG.
In the comparative example shown in FIG. 13 and FIG. 13, the analysis result data and the approximate curve often do not match, and it can be seen that there is a large variation in the data.

【0037】また、図9に示すように、本発明の実施例
の方が比較例1,2よりも実験値に近いものとなってい
るのがわかる。したがって、本発明のボールモデルを使
用して衝突解析を行うことにより、実験値に近いデータ
が得られ、解析精度を向上することができる。
Further, as shown in FIG. 9, it can be seen that the example of the present invention is closer to the experimental value than the comparative examples 1 and 2. Therefore, by performing the collision analysis using the ball model of the present invention, data close to the experimental value can be obtained and the analysis accuracy can be improved.

【0038】以上のように本発明の実施の形態について
説明を行なったが、今回開示した実施の形態は全ての点
で例示であって制限的なものではないと考えられるべき
である。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全て
の変更が含まれる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, it should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplifications in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the claims, and includes meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、衝突解析用のボールモ
デルを8節点ソリッド要素で構成したので、均一肉厚の
モデル化が可能となるばかりでなく、衝撃波を正確に伝
播させることができるので解析精度をも向上することが
できる。
According to the present invention, since the ball model for collision analysis is made up of 8-node solid elements, not only can a uniform thickness be modeled, but also a shock wave can be accurately propagated. Therefore, analysis accuracy can also be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の衝突解析装置の概略構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a collision analysis device of the present invention.

【図2】 本発明の衝突解析装置における処理を説明す
るための流れ図である。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a process in the collision analysis device of the present invention.

【図3】 本発明の衝突解析装置で用いるボールモデル
の正面図である。
FIG. 3 is a front view of a ball model used in the collision analysis device of the present invention.

【図4】 本発明の衝突解析装置で用いるボールモデル
のアイソメ方向から見た図である。
FIG. 4 is a view seen from an isometric direction of a ball model used in the collision analysis device of the present invention.

【図5】 本発明の衝突解析装置で用いるボールモデル
の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a ball model used in the collision analysis device of the present invention.

【図6】 本発明の衝突解析装置で用いるボールモデル
の核の構造例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structural example of a core of a ball model used in the collision analysis device of the present invention.

【図7】 8節点ソリッド要素の一例の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of an example of an 8-node solid element.

【図8】 本発明のボールモデルを用いた衝突解析の一
例を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a collision analysis using the ball model of the present invention.

【図9】 衝突解析結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a result of collision analysis.

【図10】 本発明の実施例の解析結果および近似曲線
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an analysis result and an approximate curve of an example of the present invention.

【図11】 図12に示すボールモデル(比較例1)の
解析結果および近似曲線を示す図である。
11 is a diagram showing an analysis result and an approximate curve of the ball model (Comparative Example 1) shown in FIG.

【図12】 比較例1のボールモデルを示す断面図であ
る。
12 is a cross-sectional view showing a ball model of Comparative Example 1. FIG.

【図13】 図14に示すボールモデル(比較例2)の
解析結果および近似曲線を示す図である。
13 is a diagram showing an analysis result and an approximate curve of the ball model (Comparative Example 2) shown in FIG.

【図14】 比較例2のボールモデルを示す断面図であ
る。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a ball model of Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 衝突解析装置、2 記憶装置、3 表示装置、4
コンピュータ(演算部)、5 入力装置、6 ボールモ
デル、7 コア層、8 ミッド層、9 カバー層、10
核、11 8節点ソリッド要素、12 剛体壁、13
四角形フェース。
1 collision analysis device, 2 storage device, 3 display device, 4
Computer (arithmetic unit), 5 input device, 6 ball model, 7 core layer, 8 mid layer, 9 cover layer, 10
Core, 11 8-node solid elements, 12 rigid walls, 13
Square face.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾田 貴雄 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目12番35 号 美津濃株式会社内 Fターム(参考) 5B046 AA00 JA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takao Oda             12-35 South Kohoku, Suminoe-ku, Osaka City, Osaka Prefecture             Issue Mitsuno Co., Ltd. F-term (reference) 5B046 AA00 JA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有限要素法を用い、ボールを打撃する打
撃用スポーツ用具の衝突解析に用いるボールの衝突解析
装置であって、 8節点ソリッド要素で構成されるボールモデルを用いた
衝突解析を行う演算部を備えたことを特徴とする、ボー
ルの衝突解析装置。
1. A collision analysis device for a ball, which is used for collision analysis of a sports equipment for hitting a ball, using the finite element method, wherein collision analysis is performed using a ball model composed of 8-node solid elements. A ball collision analysis device comprising a calculation unit.
【請求項2】 前記演算部は、中心側に位置するコア層
と、該コア層を被覆する被覆層とを含むボールモデルを
作成する機能を有する、請求項1に記載のボールの衝突
解析装置。
2. The ball collision analysis device according to claim 1, wherein the arithmetic unit has a function of creating a ball model including a core layer located on the center side and a coating layer coating the core layer. .
【請求項3】 前記8節点ソリッド要素を構成する四角
形フェースに沿ったエッジの最大長さと最小長さとの比
が1以上5以下である、請求項1または請求項2に記載
のボールの衝突解析装置。
3. The ball collision analysis according to claim 1, wherein the ratio of the maximum length to the minimum length of the edges along the quadrangular face constituting the 8-node solid element is 1 or more and 5 or less. apparatus.
【請求項4】 前記8節点ソリッド要素を構成する四角
形フェースの内角が40度以上140度以下である、請
求項1から請求項3のいずれかに記載のボールの衝突解
析装置。
4. The ball collision analysis device according to claim 1, wherein an inner angle of a quadrangular face constituting the 8-node solid element is 40 degrees or more and 140 degrees or less.
【請求項5】 前記8節点ソリッド要素を構成する四角
形フェースを2つの三角形に分割したときの各三角形の
法線のなす角度が0度以上10度以下である、請求項1
から請求項4のいずれかに記載のボールの衝突解析装
置。
5. The angle formed by the normal line of each triangle when the quadrangular face forming the 8-node solid element is divided into two triangles is 0 degree or more and 10 degrees or less.
5. The ball collision analysis device according to claim 4.
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