ゴルフ・クラブとボールとの反発特性に着目した衝突メカニズムの解明に関する研究

本研究は,ゴルフ・クラブとボールとのインパクトに着目し,衝突実験からボールの打ち出し条件(速度,角度,スピン量)とヘッドの機械的特性との関係を明らかにするとともに,それをもとに構築した有限要素(FE)モデルを用いた衝突解析から,ボールの飛距離や方向性に関する衝突メカニズムを解明することを目的としている.この目的を達成するために,本年度は,昨年度の成果を踏まえて,クラブヘッドを模擬した中空体とボールとの衝突を再現するFEモデルを構築し,そのモデルを用いた衝突解析からヘッドやシャフトの機械的特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.まず,インパクトを詳細に考察するために,有限要素法を用いて中空体(4種類)とボールとの衝突解析モデルを構築した.この解析結果と昨年度実施した衝突実験結果とを比較し,ボールの打ち出し条件および中空体のひずみがよく一致し,構築した解析キデルが十分な精度を持つことを確認した.次に,このモデルを用いて,ボールの衝突位置を変化させた解析を行い,速度はヘッドの重心位置とロフト角,角度とスピン量はロフト角と衝突面のたわみに主に依存していることがわかった.さらに,シャフトのFEモデルを構築し,中空体にシャフトを取り付けたクラブモデルを用いて,シャフトの有無,シャフトのヤング率および質量,シャフトの取り付け位置を変化させた解析を行い,変化させた特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.この結果,速度への影響は小さいこと,また角度およびスピン量は,シャフトによる中空体の拘束に伴う衝突荷重の変化およびシャフトのヤング率と取り付け位置に依存する中空体の回転運動の影響を受けることがわかった.

本研究は,ゴルフ・クラブとボールとのインパクトに着目し,衝突実験からボールの打ち出し条件(速度,角度,スピン量)とヘッドの機械的特性との関係を明らかにするとともに,それをもとに構築した有限要素(FE)モデルを用いた衝突解析から,ボールの飛距離や方向性に関する衝突メカニズムを解明することを目的としている.この目的を達成するために,本年度は,昨年度の成果を踏まえて,クラブヘッドを模擬した中空体とボールとの衝突を再現するFEモデルを構築し,そのモデルを用いた衝突解析からヘッドやシャフトの機械的特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.まず,インパクトを詳細に考察するために,有限要素法を用いて中空体(4種類)とボールとの衝突解析モデルを構築した.この解析結果と昨年度実施した衝突実験結果とを比較し,ボールの打ち出し条件および中空体のひずみがよく一致し,構築した解析キデルが十分な精度を持つことを確認した.次に,このモデルを用いて,ボールの衝突位置を変化させた解析を行い,速度はヘッドの重心位置とロフト角,角度とスピン量はロフト角と衝突面のたわみに主に依存していることがわかった.さらに,シャフトのFEモデルを構築し,中空体にシャフトを取り付けたクラブモデルを用いて,シャフトの有無,シャフトのヤング率および質量,シャフトの取り付け位置を変化させた解析を行い,変化させた特性がボールの打ち出し条件に与える影響について調べた.この結果,速度への影響は小さいこと,また角度およびスピン量は,シャフトによる中空体の拘束に伴う衝突荷重の変化およびシャフトのヤング率と取り付け位置に依存する中空体の回転運動の影響を受けることがわかった.