高爾夫球頭受力狀態(tài)模擬與選材研究.pdf

1、本文詳述了國內(nèi)外高爾夫球具的發(fā)展?fàn)顩r。各廠商投入大量精力以提高其產(chǎn)品性能，但一直以實(shí)物模型試驗(yàn)以及用戶的評(píng)價(jià)作為改善產(chǎn)品性能優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)路線：設(shè)計(jì)-制造-試驗(yàn)周期長、成本高，根本無法適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)模式。 文中嘗試將電腦輔助設(shè)計(jì)軟件Solidworks及有限元分析軟件MSC.Marc結(jié)合起來，設(shè)計(jì)球頭，分析高爾夫球頭與球碰撞的物理現(xiàn)象，尋求擊球瞬間球頭所受到的應(yīng)力沖擊及球頭各部位的應(yīng)力狀態(tài)，從中尋找不同的球頭材

2、料所受到的最大應(yīng)力及允許壁厚，為球頭產(chǎn)品的開發(fā)、性能評(píng)價(jià)提供依據(jù)。 本文通過三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks建立了三個(gè)不同形狀、大小的高爾夫球頭模型，體積分別為210cc、320cc、380cc，在此基礎(chǔ)上建立了完整的有限元分析模型；結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定模擬計(jì)算的高爾夫球的材料性能參數(shù)：球芯彈性模量為35MPa、泊松比為0.4；球殼彈性模量為270MPa，泊松比為0.38；通過有限元法對(duì)三種不同材料的一系列厚度模型模擬分析，得出：對(duì)

3、于打擊面，不銹鋼厚度應(yīng)該在2.5mm以上、鋁合金的厚度應(yīng)該在4mm以上、鈦合金應(yīng)該在2.3mm以上才能滿足強(qiáng)度方面的需要，不同的模型形狀和體積對(duì)厚度的要求有一定的差異。對(duì)三種不同的模型采用同種材料時(shí)的擊球性能進(jìn)行了模擬分析，得出了適合不同模型的材料，鋁合金較適合于模型2，鈦合金較適合于模型1，不銹鋼僅適合于體積較小的球頭模型。最后，擬定靜力壓縮的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，模擬得到的整體應(yīng)力分布狀態(tài)與試驗(yàn)觀察到的球的變形是