跳水运动员走板起跳过程中人板耦合的力学分析

Dynamic research on diving athlete's person-board coupling when the off beat takes off

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摘要目的研究跳水运动员双脚并拢压板,人板耦合时的蹬伸与功能变化.方法应用理论分析方法,材料力学方法,振动力学研究等方法分析跳板在走板下的振动力学特性.结果得出跳板的挠曲线方程为:δ0=y板(l)=P/6EI [-l3+3l3+(a2-4la)l+la2]=l(l-a)2/3EIP2、跳板所受的冲击应力Pd=K(P/K+√P2/K2+2Ph/K)3、人板耦合时的固有频率为:ω合=√k/m+m板=√3EI/(m+m板)l(l-a)24、在同样的外力作用下,支点靠近跳板固定端,板前端垂直位移增大;随着支点的前移(靠近板尖),板的刚度相应地增加.5、支点靠近跳板固定端,板的频率越大,随着支点的前移(靠近板尖),板的频率降低.板的刚度相应地增加,而支点位置不变时,踏板位置越靠近跳板前端,板前端位移越大.6、质量越轻的运动员走板合板时的频率要高,但是到最后一跳时,重量不同的运动员的频率趋于吻合.7、通过加速度传感器对板进行测量得出板尖位空板频率为3.750(Hz),板的阻尼比1.5%～2.0%.结论 1、人板的真正意义上的耦合应该是人的质量与板的质量变成一个整体来运动,这个时候的频率是人板耦合的频率,这个时间段应该是人体的重心与足着板端的板运动的速度在垂直方向上相一致.2、不同运动员着板的受冲击力与板的最大反力是不一样的,随着体重的增加,运动员落板的冲击力也越大,冲击力越大给予板的反力也相应地增大.3、着板缓冲蹬伸角速度变化上来看,髋、膝、踝关节同时参与了缓冲,而在蹬伸的时刻顺序依次为髋、膝、踝.所以当人体需要克服蹬伸时的大阻力时,大关节首先产生活动来克服阻力矩,使环节产生角加速度运动.