スポーツ・ボールの膨張圧力の変動についての動的調査
スポーツ技術とスポーツ工学の動的分野においては、技術者は用具に貯えられたエネルギーと用具から失われたエネルギーにとくに注目します。膨張可能なボール（および中の詰まったボール）は、多くの場合、ボールと剛体板との相互作用を説明する回復係数によって支配されます。正しい動的特性は、材料、構造および膨張圧力の注意深い選択により実現されます。工場からボールが出荷された後、材料と構造は比較的安定していますが、内圧は、推奨値を単に知っているだけの運動選手が好きなようにコントロールします。さまざまな変形レベルで過剰に高いあるいは低い圧力とエネルギー損失との関係を観察するため、調査を実施しました。
ボールを圧縮するため、軽量圧縮プラテンを取り付けたElectroPuls™ E3000を使用しました。この調査では、多数のさまざまなスポーツ用ボールの試験を行いました（フットボール、バレーボール、フットサル、ネットボール、バスケットボール、新体操）。ここでは、バスケットボールの結果を紹介します。初期変位の平均レベルを中心にして、一定の周波数で振幅の大きさを5 mmとして周期的にボールを圧縮しました。その後5 mmピッチでこの初期変位を増加させました。この動きは、WaveMatrix™動的試験ソフトウェアとデジタルエンコーダーを用いて指示しました。ボールは下記の3種類の圧力レベルで試験を行いました。
- ボールに規定された圧力の中間における公称圧力
- 公称圧力より25%低い圧力
- 公称圧力より25%高い圧力
力―変位曲線は、各初期変位における最終サイクル（20回目）のものを使用しました。荷重曲線と除荷曲線をそれぞれ数値積分して得られたエネルギーの差から、各圧縮サイクルにおいて失われたエネルギーを求めました。これを用いて、さまざまなサイクルにおける試験対象システムに持ち込まれたエネルギーに対する失われたエネルギーの割合を示す棒グラフが得られました。この棒グラフが高いほど、相対エネルギー損失が大きいことが分かります。緑色の棒グラフで示した適切に膨張させたボールは、試験を行った3種類の圧力の中でエネルギー損失がもっとも少ない結果となりました。低い圧力のボールにおける高いエネルギー損失は、ボールの表皮の曲げと球面内の変形（フープひずみ）の相互作用に起因している可能性があります。一方高い圧力では、ボールは本質的に予荷重がかけられた状態となり、ボールの表皮は大きいひずみを受けることとなり、弾性領域から外れる可能性があります。ハイパー弾性材料を用いると、大きなひずみによりさらにエネルギーが失われるのは当然です。このような完全ボール動的圧縮試験により、スポーツ用ボールにおける内圧の役割を理解することができました。このような簡単な調査によって、ボールの挙動全体を定量化するのに役立ち、今後の研究の新しい分野のきっかけが得られます。
ElectroPuls™ 試験システム
ElectroPuls™は単相電源のみで駆動でき、従来の油圧サーボ技術とは異なった環境への影響が少ない、全く新しい疲労試験機です。作動油、三相電源、冷却水が不要です。製品の概要をご覧いただき、お客様の試験環境でElectroPuls™をどのようにご活用いただけるかご検討ください。
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- 4/24/2013
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ElectroPuls E1000 試験システム
ElectroPulsTM E1000 は広い範囲の材料やコンポーネントの動的および静的試験用に設計された、最先端の全電気式試験機です。
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- 9/18/2006
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ElectroPuls E3000 試験システム
ElectroPulsTM E3000試験機は最新鋭のエレクトロダイナミック試験システムです。オイルフリーのリニアモーターで駆動するこのシステムは、±3000Nの動的荷重容量と±2100Nの静的荷重容量を備えています。
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- 9/18/2006
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ElectroPuls E10000 All-Electric Dynamic Test Instrument
The ElectroPulsTM E10000 is a state-of-the-art, all-electric test instrument designed for dynamic and static testing on a wide range of materials and components. It includes Instron® advanced digital control electronics, DynacellTM load cell, Console software, and the very latest in testing technology – hassle-free tuning based on specimen stiffness, electrically operated crosshead lifts, a T-slot table for flexible test set ups and a host of other user-orientated features. Powered from a single-phase supply it requires no additional utilities for basic machine operation (for example, pneumatic air, hydraulics, or water).
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- 3/3/2017
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WaveMatrix ソフトウェア
WaveMatrix™は、材料やコンポーネントの動的および疲労試験用のソフトウェアです。単純な静的ランプ波形から繰返し波形、そして、複雑なマルチステップ試験や多軸試験まで、さまざまな試験を実行できます。直感的でわかりやすいビジュアルな操作環境備えています。
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- 12/11/2007
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