2015 Fiscal Year Research-status Report
人の動作特性を考慮した2次元衝撃試験法によるスポーツサーフェス緩衝性評価法の開発
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15K01575
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| Research Institution | Aichi University |
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Principal Investigator |
湯川 治敏 愛知大学, 地域政策学部, 教授 (40278221)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | スポーツサーフェス / 2次元衝撃試験 / 緩衝性評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，スポーツサーフェスの緩衝性能評価法として，従来の鉛直方向における作用時間の短い衝撃(約10msec)に対する緩衝性だけで無く，水平方向を加味した2 次元衝撃，さらには作用時間の長い衝撃(約300msec)についても考慮した緩衝性能評価法の検討を行う．従来の衝撃試験による緩衝性能評価法では鉛直方向における作用時間の短い衝撃の減衰率によって評価していたが，この方法では人間の動作特性である斜め方向の衝撃やサーフェスとの接触期間全般にわたるような比較的長い作用時間を持つ衝撃力の緩衝性を評価していない．そこで，これまでに開発した2 次元衝撃試験と新たに開発する作用時間の長い衝撃発生装置を用いて鉛直方向だけでなく水平方向も含めたモデル化を行い，様々な衝撃様式に対する緩衝性能を検討する方法を提案することを目的としている．これまでに開発した2 次元衝撃試験器は，加速度，衝撃力を2次元で計測可能なセンサユニット上に重錘を落下させることによって様々な角度と大きさの異なる衝撃力に対する緩衝性を評価する為に用いてきた．その場合の評価方法はサーフェスの有無による衝撃力の最大値を比較するという単純な方法であったが，鉛直方向での緩衝性と同様にモデル化による緩衝性評価が重要であると考えられるため，より高精度な測定が必要である．このため，従来のセンサより精度の高いセンサを利用し，さらにより強い衝撃力に耐えられるようなリンク機構に改良することにより，より広範囲の衝撃力に対する緩衝性を検討できるような改良を行った．更に，これまでは約6kgの重錘をセンサユニット上に落下させることにより2次元衝撃力をサーフェスに加えていたが，人のランニング等における地面反力に相当するような比較的長い時間の衝撃作用時間に対する緩衝性を検討する為に重錘の質量を約50kgまで増加し，重錘下部に弾性要素を付加した重錘を作成した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度（平成27年度）における主な研究内容は2次元衝撃試験器の改良であった．これまでの2次元衝撃試験では衝撃試験器のセンサユニット上に単純な重錘を落下させ，計測された2次元衝撃力および2次元変位データを用いて衝撃力の最大値がどれほど低下するかを指標とする衝撃減衰率（Force Reduction）や初期角度，衝撃力による最大変位の変化を見ることによって緩衝性を評価してきた．しかしながらより多様な衝撃に対する緩衝性を評価するためにはモデル化を行うことが必要で有り，その為にはより精度の高いデータ収集が必要である．このため鉛直方向の衝撃力を2次元方向に変換するためのリンク機構を強化し，更に市販のセンサを利用することにより精度の高い測定が可能となった．ただ，当初の計画では種々の落下高と初期角度を設定可能な装置までを製作する予定であったが，この部分については未だ完成していない．平行して，より広範囲の衝撃力に対する応答をデータとして取得するため，人間のランニングにおける着地衝撃を模した落下重錘を製作する予定であったが，これについては約50kgの重錘下部に弾性要素を装着し約300msecの衝撃力を再現できる重錘およびその支持フレームは完成した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画では1年目に新たな衝撃試験装置と衝撃作用時間の長い衝撃作用時間を発生可能な落下重錘を製作し，2年目には様々な条件におけるデータを取得し，2次元モデルの構築を行う予定であった．しかしながら，長い衝撃作用時間を発生可能な落下重錘と新たな2次元衝撃試験器のセンサユニットの製作は完了したものの，そのセンサユニットを装着し，様々な初期角度と衝撃力を設定可能な機構は完成していない．従って，2年目の28年度はまず初期角度・衝撃力の設定を可能にする装置の完成を急ぐ．また，その装置ではこれまでの重錘だけで無く衝撃作用時間の長い落下重錘も利用可能な装置とする．その後，様々な初期角度，衝撃力，衝撃作用時間の組み合わせに対する応答特性を検討し，2次元モデルの構築を行う．
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| Causes of Carryover |
年度後半に衝撃試験器の改良を試みる為に様々な少額パーツを購入し，試行錯誤を繰り返していたが，最終的には少額（7308円）を残してしまった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
少額である為，この残金だけで特別な使途を考慮することはなく，28年度の予算と合わせて引きつづき衝撃試験器の改良に用いる．
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