Pingpong labda és merev fal ütközésekor bekövetkező szerkezeti stabilitásvesztés vizsgálata gyorskamerás felvételek és végeselemes szimuláció segítségével
A tanulmány célja, hogy a vékony héjként értelmezett pingpong labdák viselkedését vizsgáljam az ütközés során. Ehhez végeztem nyomókísérleteket, valamint gyorskamerás méréseket. A mérésből származó jellemzőket felhasználtam az analitikus és a végeselemes szimulációs megoldás során, majd azokat más tanulmányok eredményeivel összehasonlítva vonhattam le következtetéseket.
Az első lépésben egy tartó állványt készítettem ami lehetővé tette a gyorskamerás felvételek rögzítését. Ez után eltérő nyomások mellett a pingpong labdákat nekilőttem egy plexinek, amit hátulról egy gyorskamera rögzített. Egy bizonyos kilövési nyomásszint felett a labdák szerkezeti stabilitásvesztéséből adódó horpadás már jól látható volt, az ezekhez tartozó kiindulási sebességeket optokapuk és lézerek segítségével tudtam meghatározni.
Az analitikus, tengelyszimmetrikus modellhez valamint a videók feldolgozásához Matlabot használtam. Nyomókísérleteket is végeztem a tanszéki laboratóriumban, és a Dassault Systémes Isight nevű optimalizációs program segítségével az Abaqus szimulációs szoftvert használva megalkottam az ütközés végeselemes modelljét. A modellek során azzal az egyszerűsítéssel éltem, hogy az anyagi viselkedést végig elasztikusként modelleztem. A numerikus szimulációk segítségével elemeztem a belső nyomás hatásait is a vizsgált mennyiségekre.
Az eredmények kiértékelésénél több tényezőt is elemeztem, így például: az ütközési (kontakt) időt, a horpadás kiterjedését, belső nyomás változtatásának szerepét. A mért eredményeket és a szimulációs eredményeket összehasonlítva felvetésekkel éltem, hogy mi indokolhatja az eltéréseket.
A legtöbb, interneten megtalálható forrás a labdák ütközését és viselkedését oldalról készített felvételek segítségével hívatott becsülni, így újszerű ez a megközelítésmód. A pingpong labda viselkedését illetően pedig a belső nyomás változtatása az, ami különleges figyelmet kaphat. A kapott eredmények mind mérnöki, mind sportolói szempontból érdekesnek és hasznosnak bizonyulhatnak.
