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1、NBA球员灌篮扣碎篮板的力学分析选课序号（必填）：77姓名：田野学号：2220132942 摘要：蓝球比赛中我们经常能看到运动员们灌篮，力量Z大有时会将整块篮板扣碎。这是一种 最刺激，最能使观众情绪高昂的情晟 然而球场上不时出现这种情况也着实令人头疼，不仅 耽误了比赛，还有可能伤害到运动员。本文从材料力学的研究角度，分析运动员灌篮扣碎篮板的过程。从材料的强度，设计的 合理性方瓯探究篮板存在的问题，并提出改良方案使扣碎篮板的情况少量发生。关键词：材料力学，篮板，强度一引言篮球可谓是当今最火的几大球类运动Z，作为代表当今篮球水平的NBA,我们早年经 常能够在其中看到运动员们一发暴扣，将敕块篮板扣碎
2、，这是因为什么呢？是篮板材料强度 不够还是设计方式存在问题？图1, 2为NBA球员扣碎篮板实物图二力学分析材料力学的任务是在满足强度、刚度和稳定性的要求下，以最经济的代价为 构件确定合理的形状和尺寸，选择适宜的材料，为构件设计提供必要的理论基础 的计算方法。既然篮板会被运动员扣碎，这说明其构件的强度不够，或者是其本 身的设计导致了这个问题。本文以篮板，篮筐为研究对象，研究其结构设计的合理性。以材料力学的研 究方式直观地解释篮板是如何被运动员扌II碎。如下图所示，篮筐被螺钉固定在钢 化玻璃篮板上C当运动员扣篮时给篮筐一个向下的力，篮筐就会给螺钉i个竖直 向上的力，螺钉同吋会挤压篮板，当挤压应力大
3、于钢化玻璃篮板的极限应力吋, 篮板即会破碎，造成运动员扣碎篮板的情景。|/ PN图3.运动员扣篮模拟图图4.篮板文力图21篮板受力分析假设篮球运动员体重G=1176N,球高出篮筐h二20cm,篮筐近似看作一水平杆l=0.15m,由动载荷知识分析可知：s GI3/、/Ast二Wst=3E|（ 1）a上网查询资料后，己知篮筐圈条直径d=20mm,由碳钢制作而成，类似国标Q345,E=206GPa, I=7.85X1O 09 m_4oZst=8.18X104m由运动学知2 mv2=mgh, v=0.63m/sKd=23.1由 Fd=KdG得 Fd 二27207.8N假设螺钉均用L=30mm,其内径D
4、=17.29mmo由挤压的实用计算可知:带入数据Abs= 71 xdxL/2=814.8 mm2o bs=33.4MPa5.2材料力学性能5. 2. 1玻璃的强度设计值应按表5. 21的规定采用。5. 2.1玻璃的强度设计值升(N/mm2)种类厚度(mm)大面側面昔通玻璃52&019.5淨法玻璃5122&019.524.017.0202ao14.0A1284.058.8151972.060*42059.041.3注,1夬层玻璃和中空玻璃的強度设计值可按所采用餉玻璃类型确定.2当砒玻璃的翌度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的3倍时，表中数 值应很据实灘吉呆予以调整.3半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻
5、璃强度设计值的2倍.当半钢化玻璃 的强度标准值达不到浮法玻璃强度标准值的2倍时，其设计值应根据务 灘吉果予以调整$4側面指玻璃切割后的断面，其宽度为玻璃耳度.查上表可知钢化玻璃厚度20mm时，侧面的强度设计值为41.3MPao而篮板 的宽度明显大于20mm,故其强度设计值也会随之降低到。bs之下。而本文中所用物理模型中存在太多简化之处，实际灌篮过程中的冲击力应大于人自由下落h=20cm高度的冲击力。篮板所用玻璃也可能在长期使用过程小, 产牛细小裂纹，最后被人灌篮扌II碎属于意外情况。三结论本文利用材料力学相关理论，从冲击载荷，挤压应力研究方向分析了篮板被 扣碎的过程。钢化玻璃的强度已经足够高了
6、，再往上增加没有必要。明显这种情 况与篮板与篮筐的不合理设计有关，可以在篮筐与篮板的接触处加上减震缓冲装置，增加4十 减小心，使最后的应力小于玻璃的2bJ。或者改进构件的设计,将篮筐直接与篮架安装在一起，不与 脆弱的篮板有接触。如右图设计如图我们可以发现当篮筐受力时, 在篮筐与篮架较接处会产牛力，但是 与篮板并无接触，这样就能保护脆弱 的篮板，转血让结实的篮架承受冲击 力。参考文献1 刘鸿文.简明材料力学（第2版）M高等教育出版社，20082 西北轻丁业学院 编玻璃丁艺学M中国轻工业出版社，20063 FIBA Central Board. 2014国际篮联篮球规则J.FIBA, 20144 许本安，李秀治.材料力学M.上海：上海交通大学出版社，1988.
