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第 43 卷 第 10期 2015 年 lO月 东 北 林 业 大 学 学 报 JOUR NA L OF NORTHEA ST F ORESTRY UNIVE R SITY V o1．4 3 N o．10 0 ct．2 0 15 化学改性单板对 乒乓球拍底板性能的影响 ) 包文慧 肖泽芳 谢延军 ( 生物质材料科学 与技术188宝金博页面版部重点实验室( 东北林业大学) ，哈尔滨 ，150040) 摘 要 采用相对低分子质量活性药液对木材单板进行化学改性，系统评价了单板改性水平及组坯方式对所 制备的乒乓球拍底板振动特性、弹性模量、乒乓球回弹距离、冲击强度等关键性能指标的影响 激光测振结果表 明，单板改性不改变底板的振动频率，但降低了振幅；乒乓球击打底板后的回弹距离随着改性药液质量分数的增加 而增加，在高球速击打的情况下更明显。动态力学分析、抗弯测试及声学振动分析均表明单板化学改性可明显提 高底板 的弹性模量 ，冲击强度测试进 一步证 实了改性底板 刚性的增强 关键词 木材单板；功能优化；乒乓球拍底板；弹性模量：物理力学性能 分类号 1’s68 E f f ect of Chemical M odif i ca ti on of W ood V eneer On the Per for mance of T abie．tenni s R ack et／／Bao Wl enhui． X i ao Z e— fang，Xie Y a n jun( Bio·based Material Science a n d Technology ( Ministry of Education) ．College of Material Science a n d En． gineering，Northeast Forestr y University，Harbin，150040)／／J ournal of Northeast Forestr y University，2015，43( 10) ：92—96． A low·molecul ar -wei．ght reactive chemical wa s used to modify wood veneers that were used to prepare wooden tabl e． tennis racket．T he modifying effects were systemati cal ly eval uated on vi brati on characteri stics ．modul us of el asti city ． bounce distance ，and impact strength of the resulting rack et materia1．T he non．contact laser vibrometry showed that the modif i cation of veneers did not change the vibration ~ equency but reduced the ampl itude of vibration．T he bounce distance of table tennis after impact on wooden racket increased wi th the chemical concentrati on ，espeeiall y at hi gh i mpact speed． By the dynamic mechanical analysis，bending test ，and sonic vibration test ．there was an increased modulUS of elasticity to rack et due to chemical modif i cati on，as evidence in the i mpact strength test． K ey words W ood veneer；F unctional optimization ；T able—tennis rack et ：Modulus of elasticity ：Physical and me— chanical pr oper t ies 乒乓球是一项集力量 、速度 、柔韧 、灵敏和耐力 为一体的竞技球类运动。乒乓球运动依靠球拍击打 进行。除了运动员本身的技能以外，球拍的性能对击 球效果也具有非常重要的影响。不同球拍击打出球 的速度快慢 、力量大小 、旋转强弱 、落点长短 、弧线轨 迹均可以产生不 同效 果[1 3。乒乓球拍 主要 由表层 的橡胶层和中间的木质底板构成 ，木质底板也分 3 层 、5 层 、7 层复合方式 ，目前流行的主要是 7 层 复 合。随着该项运 动在技术上 的变革 和打法 的多样 化．乒乓球拍底板的重要性逐渐凸显出来 。 乒乓球拍底板性能多依靠运动员试打来主观判 断 。结果常因人而异。各乒 乓球底板生产厂家也针 对各 自的产品提 出一系列评价指标 ，如世界知名品 牌斯蒂卡 、多尼克 、尤拉等将“ 速度” 与 “控制 ” 量化 以对底板进行分类 ，上：焖补咎岢龌氐叨 、 回弹速度衰减率 、能量保持 、击球节奏 、形变等作为 评价底板性能的主要指标。学术方 面，武秀根等_2] 1) 中央高校基本科研业 务费专项 资金项 目( 2572014CB06 ) 、国 家 自然科 学基金项 目( 31470585) 。 第 一作者 简介 ：包文 慧 ，男 ，1988 年 9 月 生，生物质材料 科学与 技术188宝金博页面版部重点实验室( 东北林业大学 ) ，博士研究生 。E- mail：bao— wenhuinefu@ gmail ．con 。 通信作者 ：谢延军 ，生物质材料与技术188宝金博页面版部重点 实验室 ( 东北 林业大学) ，教授 o E- mail：xieyanjuncn@ hotmm1．cor n 。 收稿 日期 ：2015 年 4 月 6 日。 责任编辑 ：戴芳天。 采用有限元分析软件数值模拟乒乓球拍与乒乓球碰 撞过程，为优化设计新型球拍提供理论依据。用高 速摄像机对乒乓球飞行轨迹及与球拍碰撞过程进行 分析 ，建立碰撞模型 ，分析球拍碰撞后形变、碰撞 时 间、乒乓球旋转 速度等参数 ]。通过 侦听发球 机 发出的乒乓球与球拍撞击声 ，测量球拍振动频率 ，获 得球拍动力学参数 ，也是一种球拍外在性能测试的 有效方法[5]。Manin 等[6]则利用激光振动计对激励 后底板进行多点式扫描 。对球拍形变恢复进行预测 ， 拟合出底板振动速度 、加速度 曲线。孙在等 和郭 海军 _8]对乒乓球弧圈球 的空气动力原理及飞行 轨 迹进行仿真分析，并用乒乓球机器人对其做动力学 分析 ，为球拍实际应用性能提供理论依据。 现今 ，高品质的乒乓球拍底板原材料多选用非 N ／东南亚等地的热带雨林木材 ，如阿尤斯 、林 巴木、 桧木 、云杉等 ，材料来源受热带雨林保护等政策因素 影响，供应量趋 紧。用于制备乒乓球拍底板 的木材 单板加工方式一般为径 向刨切 ，要求单板早晚材纹 理通直均一 ，弹性模量适中，理论上可依据选手击打 方式 ( 防守或是进攻 ) 来进行灵活调控 。在现有木 材原料种类基础上 ，乒乓球拍底板的品质提升可通 过采用对木材进行化学改性 、用碳纤维复合增强等 材质优化手段和先进 的加工成型工艺来实现 9 J 。