Contribution a la dynamique transitoire non linéaire des structures flexibles modélisées par éléments finis : application au swing du golfeur
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Improvement to the performance for professional golfers and to the comfort of amateurs imply studies concerning the equipment, its ergonomy and the associated motion. The aim of the advanced scientific studies in the golf framework is to obtain a model able to predict the club behaviour during the swing and the impact and to characterize the major interactions between the golfer and his club. He re, the club is studied in the context of the game, i. E. Animated by the golfer. Impact problems are not taken into account. Golfer's feelings are associated to forces and accelerations. From a scientific point of view, the problem deals with nonlinear transient dynamics of flexible structures under large motion. The swing is modelled by a planar double pendulum. The mixed approach is based on the finite element method, coupled with the measures of the tridimensional accelerations and of the internal club forces. First, the analysis of the phenomenon and the reliability of the numerical model are performed using a robot which simulates the golfer's swing. Then, the experimental protocol is applied to a professional golfer. A temporal identification method allows the determination of parameters of the golfer's real swing. 8oth analysis and comparison of the experimental and numerical results lead to satisfactory validation of the numerical model of the swing. The discrepancies between measured and calculated forces are greater than for the kinematics. The measurements made with the golfer give a precise analysis of a real swing and a better quantification of the golfer's feelings. The Taylor Made Golf Company, USA, collaborated in this work. It was also supported too by the pluri disciplinarian Research Group on sports of the CNRS (GDR 1094), France
Abstract FR:
L'@amélioration des performances pour un sportif de haut niveau et du confort pour l'amateur nécessite des études concernant le matériel, son ergonomie et le geste associé. La démarche de recherche et développement dans le domaine du golf a pour objectif d'obtenir un modèle fiable qui prévoit le comportement du club durant le swing et à l'impact et permet de caractériser les interactions majeures entre le golfeur et son club. Le club est ici étudié dans son contexte d'utilisation, c'est à dire mis en mouvement par le golfeur. Les problèmes d'impact ne sont pas pris en compte. Les sensations du joueur sont associées aux notions d'accélération et d'effort et d'un point de vue scientifique, le problème s'inscrit dans le domaine dynamique non linéaire transitoire de structures flexibles en grands déplacements. La démarche mixte est basée sur une modélisation par la méthode des éléments finis couplée à la mesure des accélérations tridimensionnelles et des efforts internes du club, le swing étant représenté par un double pendule plan. Dans un premier temps, l'analyse des phénomènes et la validation du modèle numérique sont effectuées sur un robot de simulation reproduisant le swing d'un golfeur. Par la suite, le protocole d'essais est mené sur un golfeur professionnel. Une méthode originale d'identification temporelle des paramètres est utilisée. L'ensemble des analyses et des comparaisons des résultats numériques et expérimentaux permet d'obtenir une validation satisfaisante de la modélisation numérique du swing. Les écarts entre mesure et simulation, en termes d'efforts demeurent supérieurs aux écarts sur la cinématique. Les mesures originales effectuées sur golfeur ont permis d'analyser de manière précise un swing réel et de quantifier la notion de sensation. Cette étude a été menée en collaboration avec la société Taylor Made USA et avec le soutien du Groupement de Recherche pluridisciplinaire sur le sport du CNRS (GDR 1094)