Количественная оценка неопределенности в динамическом моделировании прыжков с шестом

Автор: Эль Мримар О., Бендау О., Самуди Б., Эль Хаддад З.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 3 (105) т.28, 2024 года.

Бесплатный доступ

Были разработаны различные стохастические методы ( NIPC ) для учета неопределенностей при анализе случайной природы входных параметров в механических системах, оценки динамических реакций конфигурации «масса - пружина», напоминающей перевернутый маятник, который имитирует прыжок с шестом, включая неопределенности, связанные с различными параметрами. Кроме того, описана и одобрена эффективность NIPC , позволяющая продемонстрировать, как эти неопределенные параметры влияют на производительность прыжка в сочетании с методом Монте-Карло ( MC ). Результаты, полученные с помощью метода NIPC для количественной оценки неопределенности, сравниваются с результатами, полученными с помощью эталонного подхода методом Монте-Карло. Результаты, полученные с помощью метода NIPC , демонстрируют соответствие решениям, полученным с помощью эталонного метода. В целом предложенный метод NIPC оказался эффективным решением для проблемы, сокращения времени вычислений, получения количественной оценки неопределенности динамических реакций модели для прыжков с шестом.

Еще

Метод неинтрузивного полиномиального хаоса, метод монте-карло, количественная оценка неопределенности, стохастические параметры, прыжки с шестом

Короткий адрес: https://sciup.org/146282983

IDR: 146282983 | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2024.3.10

Список литературы Количественная оценка неопределенности в динамическом моделировании прыжков с шестом

Ansys Software. Workbench User's Guide [Электронный ресурс]. – URL: www.ansys.com (дата обращения: 20.03.2023).
Arampatzis, P.M. Effect of the pole-human body interaction on pole vaulting performance / P.M. Arampatzis, A. Schade, F.G.P. Brüggemann // Journal of Biomechanics. – 2004. – Vol. 37, no. 9. – P. 1353–1360.
Кинематические и динамические параметры финальной стадии метания копья / К.К. Бондаренко, А.Е. Бондаренко, В.А. Боровая, П.В. Примаченко, С.В. Шилько // Российский журнал биомеханики. – 2022. – Т. 26, № 1. – С. 95–107.
Chau, S. Kinetic to potential energy transformation using a spring as an intermediary: Application to the pole vault problem / S. Chau, R. Mukherjee // Journal of Applied Mechanics, Transactions ASME. – 2019. – Vol. 86, no. 5. – Article no. 051001. DOI: 10.1115/1.40425766
Джеббар, Н. Трехмерный конечно-элементный анализ влияния ударной нагрузки от импактора переменной массы на распределение напряжений на поверхности «кость – имплантант» / Н. Джеббар, А. Бачири, Б. Бутабут // Российский журнал биомеханики. – 2023. – Т. 27, № 1. – С. 10–21. DOI: 10.15593/RJBiomech/2023.1.01
Finite element simulation of pole vaulting / S. Drücker, K. Schneider, N.K. Ghothra, S. Bargmann // Sports Engineering. – 2018. – Vol. 21, no. 2. – P. 259–264. DOI: 10.1007/s12283-017-0251-0
Ekevad, M. Simulation of smart pole vaulting / M. Ekevad, B. Lundberg // Journal of Biomechanics. – 1995. – Vol. 28, no. 9. – P. 1079–1090. DOI: 10.1016/0021-9290(94)00168-4
Ekevad, M. Influence of pole length and stiffness on the energy conversion in pole-vaulting / M. Ekevad, B. Lundberg // Journal of Biomechanics. – 1997. – Vol. 30, no. 3. – P. 965–976. DOI: 10.1016/S0021-9290(96)00131-5
El Mrimar, O. Optimization of pole vault parameters using particle swarm optimization and genetic algorithm / O. El Mrimar, O. Bendaou, B. Samoudi // Series on Biomechanics. – 2023. – Vol. 37, no. 4. – P. 93–106. DOI: 10.7546/SB.12.04.2023
El Mrimar, O. The perturbation method for dynamic analysis of pole vaulting / O. El Mrimar, O. Bendaou, B. Samoudi // International Conference Interdisciplinarity in Engineering. – Cham: Springer International Publishing, 2021. – P. 641–650.
Численная модель прыжка с шестом с помощью конечно-элементного анализа / О. Эль Мримар, О. Бендаоу, Б. Самоунди, З. Эль Хаддад // Российский журнал биомеханики. – 2024. – Т. 28, № 1. – С. 101–112. DOI 10.15593/RZhBiomeh/2024.1.08
El Mrimar, O. Non-linear stochastic dynamics analysis of mechanical systems using non-intrusive polynomial chaos method: application to pole vaulting / O. El Mrimar, O. Bendaou, B. Samoudi // Meccanica. – 2023. – Vol. 58, no. 12. – P. 2219–2235.
An examination of kinematic parameters related to pole vault performance / S. Enoki, K. Nakayama, Н. Takigawa, R. Kuramochi // International Journal of Performance Analysis in Sport. – 2023. – P. 1–10.
Mechanics of pole vaulting: a review / J. Frère, M. L’hermette, J. Slawinski, C. Tourny-Chollet // Sports Biomechanics. – 2010. – Vol. 9, no. 2. – P. 123–138.
Gebsky, A. Influence of selected variables of athletes’ special physical fitness on sports performance in pole vaulting / A. Gebsky, K. Perkowski // Journal of Physical Education and Sport. – 2023. – Vol. 23, no. 7. – P. 1804–1809.
Hubbard, H. Dynamics of the pole vault / H. Hubbard // Journal of Biomechanics. – 1980. – Vol. 13, no. 11. – P. 965–976. DOI: 10.1016/0021-9290(80)90168-2
International Association of Athletics Federations [Электронный ресурс]. – URL: www.iaaf.org (дата обращения: 20.03.2023).
Optimizing the pole properties in pole vaulting by using genetic algorithm based on frequency analysis / A.F. Jahromi, A. Atia, R.B. Bhat, W.F. Xie // International Journal of Sports Science and Engineering. – 2012. – Vol. 6. – P. 41–53.
Кручинин, П.А. Энергетические оценки в стабилометрии / П.А. Кручинин, Н.В. Холмогорова // Российский журнал биомеханики. – Т. 26, № 1. – С. 60–72. DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2022.1.05
Linthorne, N.P. Energy loss in the pole vault take-off and the advantage of the flexible pole / N.P. Linthorne // Sports Engineering. – 2000. – Vol. 3, no. 4. – P. 205–218.
Конечно-элементный анализ напряженно-деформированного состояния эндопротеза / Л.Б. Маслов, А.Ю. Дмитрюк, М.А. Жмайло, А.Н. Коваленко // Российский журнал биомеханики. – 2021. – Т. 25, №4. – С. 414–433. DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2021.4.07
McGinnis, P.M. Dynamic finite element analysis of a human-implement system in sport: the pole vault (biomechanics, modeling). Ph.D. Thesis. / P.M. McGinnis // University of Illinois at Urbana-Champaign. – 1984.
McGinnis, P.M. Mechanics of the pole vault take-off / P.M. McGinnis, F. Schade, G.P. Brüggemann // New Studies in Athletics. – 1997. – Vol. 12. – P. 43–46.
Mesnard, M. An essential performance factor in pole-vaulting / M. Mesnard, J. Morlier, M. Cid // Comptes Rendus Mecanique. – 2007. – Vol. 335, no. 7. – P. 382–387.
Morlier, J. Influence of the moment exerted by the athlete on the pole in pole-vaulting performance / J. Morlier, M. Mesnard // Journal of Biomechanics. – 2007. – Vol. 40, no. 10. – P. 2261–2267.
Morlier, J. Three-dimensional analysis of the angular momentum of a pole-vaulter / J. Morlier, M. Cid // Journal of Biomechanics. – 1996. – Vol. 29, no. 8. – P. 1085–1090.
Упругая линейная, билинейная, нелинейная экспоненциальная и гиперупругие модели кожи / С.А. Муслов, С.С. Перцов, Е.А. Чижмаков, Н.Б. Асташина, В.Н. Никитин, С.Д. Арутюнов // Российский журнал биомеханики. – 2023. – Т. 27, № 3. – С. 89–103. DOI: 10.15593/RJBiomech/2023.3.07
Ohshima, S. Optimization of pole characteristic in pole vaulting using three-dimensional vaulter model / S. Ohshima, Y. Nashida, A. Ohtsuki // Procedia Engineering. – 2010. – Vol. 2, no. 2. – P. 3191–3196. DOI: 10.1016/j.proeng.2010.04.131
Саттаров, Р.Р. Оптимизация переноса груза при помощи колебательной системы / Р.Р. Саттаров, Р.Т. Хазиева, М.Д. Иванов // Российский журнал биомеханики. – 2022. – Т. 26, № 3. – С. 98–104. DOI: 10.15593/RJBiomech/2022.3.08
Schade, F. Reproducibility of energy parameters in the pole vault / F. Schade, A. Arampatzis, C.P. Brüggemann // Journal of biomechanics. – 2006. – Vol. 39, no 8. – P. 1464–1471.
Factor analysis of the biomechanical parameters of pole vault run-up and takeoff: exploring sports performance / L. Xiayuan, X. Zhengliang, L. Feiliang, G. Jinzhong, W. Xie, L. Yu // Journal Sports Biomechanics. – 2020. – Vol. 3. – P. 1–21. DOI: 10.1080/ 14763141.2022.2080104

Еще

Статья научная