[发明专利]一种计算滑雪板刚度分布系数的方法

说明书

本发明公开一种求解滑雪板刚度分布系数的方法。首先，对建立滑雪板模型。然后设计实验，设计实验，测量滑雪板受力后变形量，收集实验数据。通过实验数据，求解滑雪板刚度。在得出滑雪板刚度公式的情况下，建立滑雪板刚度分布系数的公式，然后求解刚度分布系数。得到刚度分布系数以后，带入滑雪板力学分析，具体分析滑雪板运动状态。本发明，考虑滑雪板变刚度因素，提出滑雪板刚度分布系数的求解方法，更加充分体现了滑雪板受力特性，并且极大程度上提高了滑雪板受力分析的结果，为滑雪板的刚度研究提供了一种新的方法。

技术领域

本发明涉及一种计算滑雪板的刚度分布系数的方法，属于冰雪设备理论技术领域。

背景技术

随着2022年北京举行冬奥会，近年国内不但掀起了冰雪运动热潮，而且冰雪设备的制备发展迅速。滑雪运动作为冬奥会重点项目，滑雪板的制备更是重中之重。但中国专业级别的滑雪板依赖进口，因为国内起步较晚，而且没有成熟理论支撑。在对滑雪板进行力学性能分析时，传统理论将滑雪板刚度视作固定不变，这样便可以用刚体力学进行力学分析，但这将会使得分析结果出现较大误差。因为滑雪板组成的材料多样，每种材料都有其各自的力学特性，再加上滑雪板截面尺寸的变化，使滑雪板成为变刚度体。所以刚体力学不完全适用滑雪板受力分析，在进行力学分析时要将变刚度因素考虑在内，不然分析结果会出现很大误差。

刚度分布系数，是体现刚度变化的重要系数。通过刚度分布系数，可以直观体现出滑雪板的刚度变化范围，是滑雪板力学性能的体现。并且，要将刚度分布系数带入力学分析中，才可以使刚体力学完全适用于滑雪板，因此对刚度分布系数的求解是十分有必要的。

发明内容

针对传统滑雪板力学性能分析存在的问题，本发明是将滑雪板进行区域划分，把变刚度因素考虑在滑雪板力学性能分析中，建立滑雪板刚度分布系数求解公式。通过公式可计算出任何雪板的刚度分布系数，因此在滑雪板领域刚度分布系数具有普适性。传统的滑雪板力学分析方法，都是将滑雪板刚度视作固定不变，忽略滑雪板尺寸和材料属性造成的差异，直接应用刚体力学相关理论进行分析，得出的结果误差非常大。通过滑雪板刚度分布系数的求解，带入力学分析中可以提高计算精度，并且能够更好地体现滑雪板受力特性。并且通过刚度分布系数，在制造滑雪板时，可以提高或者减小局部刚度，制造出不同运动项目的滑雪板。

本发明提供了一种计算滑雪板刚度分布系数的方法，其具体过程如下：

a、建立滑雪板模型；

b、设计实验，测量滑雪板受力后变形量，收集实验数据；

c、通过实验数据，求解滑雪板刚度；

d、刚度分布系数的求解；

e、带入刚体力学计算公式，具体分析滑雪板运动状态；

所述的计算滑雪板刚度分布系数的方法，所述的步骤a中，根据滑雪板自身所具有的几何特性，建立滑雪板模型，规定滑雪板长轴方向，将滑雪分为前接触点、后接触点、几何不变区等区域。几何不变区内，滑雪板刚度最大，而且不变。

所述的计算滑雪板刚度分布系数的方法，其特征在于，步骤b中，设计夹持实验，在常力作用下，测量出滑雪板弯曲、扭转变形量。这一步骤，尽可能选取多的点，采集丰富的数据。也可以对同一雪板，进行多次测量，来减少偶然误差。

所述的计算滑雪板刚度分布系数的方法，其特征在于，步骤c中，通过步骤b的分析，通过MATLAB，拟合出滑雪板抗弯刚度和抗扭刚度随滑雪板长轴变化的方程。这个方程体现了滑雪板几何尺寸对滑雪板刚度的影响，同时可以将滑雪板任何一处的刚度求出。