Modélisation impact de balle de tennis - choix du matériau

[Muad-Dib]

Bonjour,

Dans le cadre de mon TIPE, j'ai voulu modéliser un impact de balle de tennis avec une raquette. Pour ce faire, sur un logiciel de modélisation, j'ai remplacé le cordage par deux barres, horizontale et verticale. La force modélisant l'impact de balle étant appliquée à l'intersection de ses deux barres.

Cependant je rencontre quelques difficultés dans le choix des matériaux : En effet pas de problème pour le cadre, que j'ai entièrement assimilé à de l'aluminium proposé par le logiciel. Mais pour les deux barres je ne sais quel matériau appliqué. En réalité ce devrait être un polyester tendu à 25kgs (matériau qui n'est bien sûr pas proposé par le logiciel ), il faut donc que je crée un nouveau matériau, mais je ne sais comment relier cette caractéristique (tendu à 25kgs) à celles présentées dans les matériaux du logiciel (module de Young, coefficient de Poisson, masse volumique, limite d'élasticité).

Si quelqu'un connaîtrait ce lien, entre le fait que la corde soit tendue et ses paramètres physiques, cela m'aiderait grandement pour la suite du modèle.

Donc d'avance merci.

Muad-Dib.
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[Jaunin]

Bonjour, Muad-Dib,
C'est juste quelques liens en espérant qu'ils pourront vous aider.
Quel logiciel utilisez vous pour cette simulation.
Cordialement.
Jaunin__


http://lmafsrv1.epfl.ch/CoursEF2012/...etteTennis.pdf

http://www.google.ch/url?sa=t&rct=j&...50165853,d.bGE

http://link.springer.com/article/10....-0903-5#page-1

http://www.worldacademicunion.com/jo...o01paper05.pdf

http://www.ansys.com/staticassets/AN...Vibrations.pdf

[Muad-Dib]

Bonjour,

j'utilise Solidworks pour la modélisation et la simulation.

Merci beaucoup pour les liens je vais tout de suite jeter un coup d'oeil !

[ClairEsprit]

Bonjour,

qu'est-ce que vous cherchez à mettre en évidence avec votre modèle ? La balle est-elle déformable ? pourquoi choisir l'intersection des cordes comme point d'impact alors que c'est le moins probable ? Avez-vous prévu de définir un frottement des cordes l'une sur l'autre ?

En effet d'après les études faites sur ce site l'état de rotation de la balle en sortie dépend de la capacité qu'ont les montants de communiquer à la balle une force en retour, suite à leur déformation à l'impact. Les frottements sur les travers sont donc importants à modéliser.

Tout ça pour dire que si vous voulez étudier la rotation de la balle, négliger ces paramètres risquerait de conduire à de fausses prédictions.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Muad-Dib]

Bonsoir,

Tout d'abord merci d'avoir pris le temps de vous pencher sur le sujet.
Je compte mettre en évidence, à travers ce modèle, le fait que l'énergie emmagasinée par le cadre lors de l'impact de ce dernier avec la balle n'est pas restituée à la balle. Ce qui fait que plus une raquette est rigide, moins elle est puissante.

Ceci est en effet un premier modèle, j'ai donc fait un certain nombre d'approximations pour avoir rapidement un aperçu de la simulation, qui me semble, de manière qualitative, proche de la réalité. (Pour ce qui est de la déformation du cadre en tout cas).

Pour ce qui est de la rotation de la balle, je pense que si je prends ce paramètre en compte, mon modèle avec deux barres ne sera plus valable. Je vais donc essayer dans un premier temps de garder le modèle simplifié, puis dans un deuxième temps essayer de modifier le plan de corde et la nature de l'impact ( donc rotation et déformation de la balle)
De plus la nature du cordage (mono ou multifilaments) peut également modifier le bilan énergétique, mais ces détails ne sont pas, je pense, indispensables pour montrer le phénomène désiré.

Si vous avez des questions ou des solutions pour la modélisation, n'hésitez pas

J'ai par ailleurs réaliser quelques tests avec raquette pour valider (ou non) certains paramètres du modèle. Donc si cela intéresse quelqu'un, je pourrais les leur décrire.

[ClairEsprit]

Je compte mettre en évidence, à travers ce modèle, le fait que l'énergie emmagasinée par le cadre lors de l'impact de ce dernier avec la balle n'est pas restituée à la balle. Ce qui fait que plus une raquette est rigide, moins elle est puissante.

Vous serez donc intéressé par cet article qui prétend le contraire.

[LPFR]

Bonjour.
Pas besoin de modèles compliqués pour cela.
Il n'y a pas d'énergie mécanique stocké dans le cadre pendant l'impact. Une partie est stockée par le cordage. Et elle est restituée partiellement au cadre et partiellement à la balle.
Au revoir.

[ClairEsprit]

Il n'y a pas d'énergie mécanique stocké dans le cadre pendant l'impact.

Bonsoir. Ca me paraît faux. Il n'y a qu'à voir la déformation importante du cadre sur les décentrages.

[LPFR]

Bonsoir. Ca me paraît faux. Il n'y a qu'à voir la déformation importante du cadre sur les décentrages.

Bonjour.
Vous avez peut-être raison, mais je ne l'ai jamais vu. Je ne joue pas au tennis.
Où peut-on la voir ?
Avez-vous un lien ?
Au revoir.

[ClairEsprit]

Bonjour.
Vous avez peut-être raison, mais je ne l'ai jamais vu. Je ne joue pas au tennis.
Où peut-on la voir ?
Avez-vous un lien ?
Au revoir.

Bonjour. Voyez par exemple cette vidéo à 0'38".

[LPFR]

Bonjour
Je vois le filet de la raquette se déformer, mais pas le cadre.
Comme dans les autres coups.
En gros, le rapport des énergies stockées avec des "ressorts" en série est proportionnel à la déformation. Et ici, la déformation du filet et de la balle sont bien plus importantes que celle du cadre.
Au revoir.

[Muad-Dib]

Bonjour. Voyez par exemple cette vidéo à 0'38".

Je pense que sur cette vidéo Federer cadre encore relativement assez pour qu'on ne puisse observer la déformation du cadre.

En cherchant un peu, j'ai trouvé cette vidéo https://www.youtube.com/watch?v=aD6AFbXU3GI où l'on peut observer, à 2min47 la déformation importante du cadre lors du décentrage.

Par ailleurs, on voit à 8min55 que lorsque le joueur centre la balle, la déformation du cadre est beaucoup moins importante.

[ClairEsprit]

En cherchant un peu, j'ai trouvé cette vidéo https://www.youtube.com/watch?v=aD6AFbXU3GI où l'on peut observer, à 2min47 la déformation importante du cadre lors du décentrage.

Oui là c'est manifeste effectivement. On peut même faire un arrêt sur image où on voit clairement le cadre incurvé vers l'avant alors que la balle est encore écrasée dans le tamis.



Mais de toute façon je ne vois pas comment on peut contester au cadre de participer mécaniquement au rebond de la balle alors que sans ce même cadre de rebond il n'y a pas.

[LPFR]

Bonjour.
Effectivement, dans cette image la déformation du cadre est visible. Probablement parce le point d'impact de la balle est très excentré.
Mais quand vous dites que sans déformation du cadre il n'y aurait pas de rebond, vous vous trompez.
Ce qui est responsable du rebond est en premier lieu la déformation de la balle et en second la déformation du cordage.
Une balle rebondit sur un sol en béton dont la déformation est négligeable. Et elle rebondit aussi bien sur une raquette de ping-pong (même sans revêtement) qui n'a pas de cordage.
Le cadre pourrait être une pièce en acier de 10 cm d'épaisseur (pas commode) pratiquement indéformable et la balle rebondirait peut-être encore mieux.
Au revoir.

[invite07941352]

Bonjour,
Ce n'est absolument pas voulu que le cadre se déforme . Rien ne prouve " qu'il rend son énergie " au bon moment et au bon endroit , dans la cinématique de la balle .
Le premier site basique en matière de raquettes, l'explique :

http://www.team-tennis.fr/materiel-t...te-tennis.html

C'est le même problème pour alléger les cadres de vélo : même si le cadre reprend sa forme après un coup de pédale forcené , l'énergie perdue par le coureur pour déformer le cadre est perdue ...
Donc, il faut s'arrêter d'alléger avant toute déformation .

[ClairEsprit]

.
quand vous dites que sans déformation du cadre il n'y aurait pas de rebond, vous vous trompez.

Je n'ai jamais dit que la déformation du cadre était nécessaire au rebond de la balle. Je niais seulement le fait que le cadre ne stocke pas d'énergie mécanique à l'impact, ce que vous aviez indiqué. Je ne crois pas que cette énergie soit restituée à la balle car je pense qu'elle quitte le tamis avant le ventre de vibration suivant.

Par ailleurs la rigidité des cadres est un paramètre que contrôlent les fabricants de raquettes pour proposer des rigidités variables qu'ils adaptent en fonction d'autres paramètres, pour obtenir un compromis entre une puissance acceptable, des vibrations le moins néfastes possibles pour le bras et un retour de sensation au contact le plus prononcé possible.

Peu de joueurs de tennis amateurs aiment à jouer avec des planches ou des plaques de béton. Donc les fabricants augmentent la puissance des cadres par d'autres artifices quand ils la diminuent par ailleurs en baissant la rigidité du cadre pour préserver le bras (en jouant sur le moment d'inertie par exemple).

[ClairEsprit]

Ce n'est absolument pas voulu que le cadre se déforme

C'est même d'autant moins voulu que les fabricants s'ingénient à faire en sorte que les points caractéristiques du tamis, un des nœuds de vibration du cadre et le point qui n'occasionne aucun effet de recul et de rotation au niveau de la main à l'impact fusionnent en un seul point le plus proche du centre du tamis où est sensée rebondir la balle; ils tentent par ailleurs d'élargir ce point en une zone la plus grande possible.

[invite07941352]

Re,
Si c'est une mauvaise interprétation de la dernière ligne de votre post 13, on est tous d'accord ....

[ClairEsprit]

Re,
Si c'est une mauvaise interprétation de la dernière ligne de votre post 13, on est tous d'accord ....

Oui, on est tous d'accord sauf peut-être l'auteur de ce post qui veut démontrer que la puissance diminue quand la rigidité du cadre augmente.

[Muad-Dib]

Je niais seulement le fait que le cadre ne stocke pas d'énergie mécanique à l'impact, ce que vous aviez indiqué. Je ne crois pas que cette énergie soit restituée à la balle car je pense qu'elle quitte le tamis avant le ventre de vibration suivant.

Donc plus la raquette est rigide, moins le cadre se déforme, donc moins ce dernier absorbe de l'énergie à l'impact qu'il ne pourra restituer à la balle. Donc plus la raquette sera rigide, plus elle sera puissante ? (Il n'y a donc pas cet effet trampoline que l'on peut retrouver avec le cordage ?)

[Muad-Dib]

Oui, on est tous d'accord sauf peut-être l'auteur de ce post qui veut démontrer que la puissance diminue quand la rigidité du cadre augmente.

Autant pour moi, je partage ce point de vue, j'ai dû mal m'exprimer. Je pense en effet que la puissance augmente avec la rigidité

[invite07941352]

Re,
Par contre , si j'ai bien compris , la plus ou moins grande souplesse du cadre est indispensable au confort du bras du joueur et elle permet des " effets " sur la balle qui serait impossible avec un cadre totalement rigide .

[LPFR]

Re.
Je ne joue pas au tennis, mais je ne vois pas en quoi (ni pourquoi) la souplesse ou la rigidité affecteraient les "effets".
A+

[ClairEsprit]

Re,
Par contre , si j'ai bien compris , la plus ou moins grande souplesse du cadre est indispensable au confort du bras du joueur et elle permet des " effets " sur la balle qui serait impossible avec un cadre totalement rigide .

Il faut une certaine souplesse du cadre pour avoir un confort raisonnable (c'est donc en ce sens souhaité par les fabricants), en revanche, les effets imprimés à la balle ne dépendent que de la technique de frappe et des paramètres physiques (vitesse de la tête de raquette, angle d'incidence de la balle, coefficient de frottement balle / tamis, coefficient de friction entre montants et travers, etc... ).

[invite07941352]

Re,
Je me contente de prendre les informations sur lien précédemment donné :" plus le cadre se déforme et plus les effets seront importants sur la balle " .
Et je n'irai pas plus loin sur ce sujet ...Car je n'y connais rien .

[Muad-Dib]

en revanche, les effets imprimés à la balle ne dépendent que de la technique de frappe et des paramètres physiques.

Oui, mais les paramètres de la raquette influent sur ces paramètres physiques. La section de la raquette peut par exemple avoir effet sur l'effet imprimé à la balle. En effet plus le cadre sera profilé, plus il permettra une meilleure pénétration dans l'air et donc une meilleure prise d'effet. La nature du cordage peut également avoir un impact sur l'effet imprimé à la balle.

[LPFR]

Re,
Je me contente de prendre les informations sur lien précédemment donné :" plus le cadre se déforme et plus les effets seront importants sur la balle " .
Et je n'irai pas plus loin sur ce sujet ...Car je n'y connais rien .

Bonjour Catmandou.
Il est possible que dans la phrase "les effets" veuillent dire "les conséquences" et non la rotation de la balle.
Cordialement,

[maxime9538]

Boujour,
dans le cadre de mon tipe je cherche aussi à modéliser l'impact de la balle sur la raquette
Comment as tu procéder pour modéliser cela ?

[Muad-Dib]

Bonsoir,

Avant tout de chose j'ai utilisé SolidWorks comme logiciel de simulation.

Pour la modélisation, j'ai modélisé le cadre avec un seul matériau, et pour le cordage, je l'ai modélisé dans un premier modèle par deux barres perpendiculaires et dans un autre modèle par une surface plane.

Pour la simulation, j'ai appliqué une force au centre de la surface ou à l'intersection des deux barres (connaissant la vitesse de la balle et son poids, je pense que tu peux en déduire la norme de la force)

Cependant pour ce qui est de la nature du matériau à utiliser pour le cordage, je ne saurai te conseiller, car il faut prendre en compte le fait que la corde soit tendue.

Si tu as d'autres questions n'hésites pas

[maxime9538]

Peut on communiquer en privé plutôt tel que par email stp ?