拉弓射箭时,反曲弓系统和箭的运动均为受迫响应,箭射出后弓做阻尼衰减振动直到最后静止,而箭则以离弦时所获得的位移、速度和加速度为初激励,做斜抛运动直至射在靶上。弓系统的性能决定着射箭的效果。本论文对弓系统进行特性分析和试验研究,利用有限元软件对弓系统的重要元件——弓片,进行静力学分析和动力学分析,初步了解弓的力学性能,继而再对弓系统进行静、动态测试掌握弓系统的振动特性,结合理论分析和振动测试两方面的数据,找出弓系统特性对射箭运动的影响因素,为运动员选弓、调弓提供依据,为提高运动员的成绩提供一些有用的参数。 静力学分析得出最大拉距情况下弓片上的应力分布情况;模态分析得出弓片的前几阶固有频率及其相应振型:理论分析的结论为测试研究方案的设计提供参考,并与测试结果相互验证。 振动测试时采用了两种测试系统。压电式加速度测试系统是用于测试系统的动态受迫响应,而电阻应变测试系统除可用于测试系统的动态受迫响应,还可用于测试系统的静、动态变形。测试数据分析采用单、双通道信号分析。单通道幅值谱分析、自功率谱分析的应用主要在于确定系统的固有频率和响应的大小。双通道相干分析(相干谱)的应用在于对不同角度和不同激振方法对所测结果准确性进行判断。 振动测试内容包括:弓整体固有频率和局部固有频率的测试;弓片不同紧固程度下弓系统的响应对比测试;不同减振器减振效果对比测试;粗、细箭射箭时弓系统的响应对比测试;不同选手射箭时弓系统的响应比较测试;弓系统的相干分析;弓系统的拉力静态测试;弓片上主应力的测定。 在此之前,关于射箭运动都是通过高速摄影的方式进行定性研究,有很大的局限性。本论文的工作是现代测试技术在运动力学中的一次初步探索。