Численная модель прыжка с шестом с помощью конечно-элементного анализа

Численная модель прыжка с шестом с помощью конечно-элементного анализа

Автор: Эль Мримар О., Бендаоу О., Самоунди Б., Эль Хаддад З.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 1 (103) т.28, 2024 года.

Бесплатный доступ

Рассматриваются прыжки с шестом как сложная дисциплина легкой атлетики, в которой спортсмены используют гибкий шест для преодоления высокой планки. В исследовании рассматриваются задачи, связанные с этой дисциплиной, включая влияние материала шеста, физических возможностей прыгуна и техники прыжков на спортивные результаты. В работе представлен новый анализ методом конечных элементов ( FEA ) в ANSYS , сфокусированный на преобразовании энергии в процессе взаимодействия шеста и прыгуна. Результаты моделирования подчеркивают влияние жесткости и длины шеста на высоту прыжка, а также влияние синхронизации между шестами и их положениями на результат. Также в статье подчеркивается, что результативность прыжков с шестом неразрывно связана с особенностями движения прыгуна и его способностью оптимизировать взаимодействие с шестом. Такое более глубокое понимание может помочь улучшить индивидуальные результаты в легкой атлетике.

Еще

Прыжки с шестом, анализ методом конечных элементов, преобразование энергии, моделирование, ansys

Короткий адрес: https://sciup.org/146282931

IDR: 146282931   |   DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2024.1.08

Список литературы Численная модель прыжка с шестом с помощью конечно-элементного анализа

  • Бондаренко К.К., Бондаренко А.Е., Боровая В.А., Примаченко П.В., Шилько С.В. Кинематические и динамические параметры финальной стадии метания копья // Российский журнал биомеханики. - 2022. - Т. 26, № 1. -С. 95-107.
  • Джеббар Н., Бачири А., Бутабут Б. Трехмерный конечно-элементный анализ влияния ударной нагрузки от импактора переменной массы на распределение напряжений на поверхности «кость - имплантант» // Российский журнал биомеханики. - 2023. - Т. 27, № 1. -С. 6-15.
  • Кручинин П.А., Холмогорова Н.В. Энергетические оценки в стабилометрии // Российский журнал биомеханики. -2022. - Т. 26, № 1. - С. 60-72.
  • Маслов Л.Б., Дмитрюк А.Ю., Жмайло М.А., Коваленко А.Н. Конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния эндопротеза // Российский журнал биомеханики. - 2021. - Т. 25, № 4. - С. 414-433.
  • Муслов С.А., Перцов С.С., Чижмаков Е.А., Асташина Н.Б., Никитин В.Н., Арутюнов С.Д. Упругая линейная, билинейная, нелинейная экспоненциальная и гиперупругие модели кожи // Российский журнал биомеханики. - 2023. -Т. 27, № 3. - С. 71-83.
  • Саттаров Р.Р., Хазиева Р.Т., Иванов М.Д. Оптимизация переноса груза при помощи колебательной системы // Российский журнал биомеханики. - 2022. - Т. 26, № 3. -С. 85-90. DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2022.3.08
  • Ansys Software. Workbench User's Guide [Электронный ресурс]. - URL: www.ansys.com (дата обращения 20.03.2024)
  • Arampatzis P. M., Schade A., Bruggemann., F. G.P. Effect of the pole-human body interaction on pole vaulting performance // Journal of Biomechanics. - 2004. - Vol. 3, no. 9. -P. 1353-1360.
  • Chau S., Mukherjee R. Kinetic to potential energy transformation using a spring as an intermediary: Application to the pole vault problem // Journal of Applied Mechanics, Transactions ASME. - 2019. - Vol. 86, no. 5. - P. 051001. DOI: 10.1115/1.40425766
  • Dillman C.J., Nelson R.C. The mechanical energy transformations of pole vaulting with fiberglass pole // Journal of Biomechanics. - 1968. - Vol. 1, no. 3. - P. 175-183.
  • Drücker S., Schneider K., Ghothra N.K, Bargmann S. Finite element simulation of pole vaulting // Sports Engineering. -2018. - Vol. 21, no. 2. - P. 259-264. DOI: 10.1007/s12283-017-0251-0
  • Ekevad M., Lundberg B. Simulation of smart pole vaulting // Journal of Biomechanics. - 1995. - Vol. 28, no. 9. -P. 1079-1090. DOI: 10.1016/0021-9290(94)00168-4
  • Ekevad M., Lundberg B., Influence of pole length and stiffness on the energy conversion in pole-vaulting. // Journal of Biomechanics. - 1997. - Vol. 30, no. 3. - P. 965-976. DOI: 10.1016/S0021-9290(96)00131-5
  • El Mrimar O., Bendaou O., Samoudi B. Non-linear stochastic dynamics analysis of mechanical systems using non-intrusive polynomial chaos method: application to pole vaulting // Meccanica. - 2023. - Vol. 58, no 12. - P. 2219-2235.
  • El Mrimar O., Bendaou O., Samoudi B. Optimization of Pole Vault Parameters Using Particle Swarm Optimization and Genetic Algorithm // Series on Biomechanics. - 2023. -Vol. 37, no. 4. - P. 93-106. DOI: 10.7546/SB.12.04.2023
  • El Mrimar O., Bendaou O., Samoudi B. The Perturbation Method for Dynamic Analysis of Pole Vaulting // International Conference Interdisciplinarity in Engineering. Cham, Springer International Publishing. - 2021. - P. 641-650.
  • Enoki S., Nakayama K., Takigawa H., Kuramochi R. An examination of kinematic parameters related to pole vault performance // International Journal of Performance Analysis in Sport. - 2023. Vol. 23, no. 115. - P. 1-10.
  • Frère J., L'hermette M., Slawinski J., Tourny-Chollet C. Mechanics of pole vaulting: a review // Sports biomechanics. -2010. - Vol. 9, no. 2. - P. 123-138.
  • Gebsky A., Perkowski K. Influence of selected variables of athletes' special physical fitness on sports performance in pole vaulting // Journal of Physical Education and Sport. - 2023. -Vol. 23, no. 7. - P. 1804-1809.
  • Hubbard H. Dynamics of the pole vault // Journal of Biomechanics. - 1980. - Vol. 13, no. 11. - P. 965-976. DOI: 10.1016/0021-9290(80)90168-2
  • Iaaf, International Association of Athletics Federations [Электронный ресурс]. - URL: www.iaaf.org (дата обращения 20.03.2024)
  • Jahromi A. F., Atia A., Bhat R. B., Xie W. F. Optimizing the pole properties in pole vaulting by using genetic algorithm based on frequency analysis // International Journal of Sports Science and Engineering. - 2012. - Vol. 6. - P. 41-53.
  • Linthorne N. P. Energy loss in the pole vault take-off and the advantage of the flexible pole // Sports Engineering. - 2000. -Vol. 3, no. 4. - P. 205-218.
  • McGinnis P.M. Dynamic finite element analysis of a human-implement system in sport: the pole vault (biomechanics, modeling) // University of Illinois at Urbana-Champaign. -1984.
  • McGinnis P.M., Schade F., Bruggemann G.P. Mechanics of the pole vault take-off // New Studies in Athletics. - 1997. - Vol. 12. - P. 43-46.
  • Mesnard M., Morlier J., Cid M. An essential performance factor in pole-vaulting // Comptes Rendus Mecanique. - 2007. -Vol. 335, no. 7. - P. 382-387.
  • Morlier J., Cid M. Three-dimensional analysis of the angular momentum of a pole-vaulter // Journal of Biomechanics. -1996. - Vol. 29, no 8. - P. 1085-1090.
  • Morlier J., Mesnard M. Influence of the moment exerted by the athlete on the pole in pole-vaulting performance // Journal of biomechanics. - 2007. - Vol. 40, no. 10. - P. 2261-2267.
  • Ohshima S., Nashida Y., Ohtsuki A. Optimization of pole characteristic in pole vaulting using three-dimensional vaulter model // Procedia Engineering. - 2010. - Vol. 2, no. 2. -P. 3191-3196. DOI: 10.1016/j.proeng.2010.04.131
  • Schade F., Arampatzis A., Bruggemann C.P. Reproducibility of energy parameters in the pole vault // Journal of biomechanics. - 2006. - Vol. 39, no. 8. - P. 1464-1471.
  • Xiayuan L., Zhengliang X., Feiliang L., Jinzhong G., Xie W., Yu L. Factor analysis of the biomechanical parameters of pole vault run-up and takeoff: exploring sports performance // Journal Sports Biomechanies. - 2020. - P. 1-21.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp