Hőmérséklet hatásának vizsgálata squash labdák becsapódási és visszapattanási jellemzőire, nagysebességű videófelvételek és numerikus szimuláció segítségével
A kutatásom alapkérdése, hogy milyen hatással van a hőmérséklet változása különböző típusú squash labdák becsapódási és visszapattanási viszonyaira és célja egy átfogó kép alkotása, melyben egy adott gyártótól vett összes labdatípus vizsgálata egyszerre valósul meg egy komplex mérési sorozat keretein belül. A dolgozat célkitűzései közé tartozott a szakdolgozatom elkészítése során megépített kísérleti kilövő berendezés fejlesztése, illetve a megalkotott képfeldolgozó algoritmus további optimalizálása, melyekkel gördülékenyen és precízen végrehajthatóak voltak a kívánt mérések. A dolgozat végcélja mindezek mellett egy végeselemes modell megalkotása, majd a numerikus szimuláció mérési eredményekkel való összehasonlítása volt.
A kísérleti kilövő berendezés fejlesztése minden mérési pontnál azonos módon tette lehetővé a gyorskamera fókuszába érkező, falra merőleges, perdületmentes becsapódásokat, valamint a labda kezdősebességének előzetes beállítását. Az alkalmazott képfeldolgozó algoritmus MATLAB környezetben íródott a background subtraction módszerét felhasználva, mely segítségével a squash labdák nyomonkövethetővé váltak súlypontjaik helyzetének meghatározásával. A kód optimalizálásának célja a nagy mennyiségű videófelvétel kiértékelésének felgyorsítása és a kinyert sebesség adatok pontosabb meghatározása volt. A végeselemes szimulációkat az ABAQUS kereskedelmi végeselemes szoftverrel végeztem el, melyben anyagmodellként a szakirodalomban széleskörűen elfogadott Arruda-Boyce hiperelasztikus modellt használtam, viszkoelasztikus hatással kiegészítve.
A kiértékelés során vizsgáltam a labda becsapódások legfontosabb paramétereit, mint például az ütközési tényezőt, a kontakt időt, a deformált alakokat és nyúlásokat, illetve a veszteséghez kapcsolódó visszapattanási jellemzőt, mindet a hőmérsékletváltozás és a labda típusbeli különbségeivel figyelembe véve.
Az anyagparaméterek meghatározását követően kiválasztottam az öt labdatípus két szélső elemét, majd ezekre készítettem el a végeselemes modelleket. A szimuláció valós mérési eredményekkel való összehasonlítása során kerestem a magyarázatot az esetlegesen kialakuló eltérésekre.
Összességében úgy gondolom, hogy kutatásom hasznosnak bizonyult tekintve, hogy hasonlóan széleskörű, squash labdát érintő vizsgálattal nem találkoztam a szakirodalomban. Eredményeim mélyebb betekintést engednek a squash dinamikájának világába, melyek a későbbiekben hasznosak lehetnek mérnöki, de akár sportolói szempontból is.
szerző
-
Berencsi Bence
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Kossa Attila
Egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék
