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设计高箭速大预弯大磅数层压弓片结构 并简单分析现代材料制作高性能传统弓的可行性

2023-07-25 22:04 作者:不务正业的黑老师  | 我要投稿

继续上次传统弓的话题 设计个简单的定性模型 分析下从内侧到外 碳纤维片+木/竹/陶瓷泡沫+玻纤片 要害部位横缠芳纶预浸料的结构 多大的弓片可以做多大的预弯 是否适合传统弓形 这里碳纤维片采用T1000级 玻纤片用S级 玻纤理论最大伸长率5.4% 实际使用外侧允许变形极限4.5%计算 按175-190cm男性使用者设计弓型 弦长135总长150cm 把手34cm其中两边和弓片重合夹持区8cm 弓片带梢总长73cm 去梢实际可变形区60cm 中间夹层被打薄的集中变形区30cm厚 集中变形区达到4.5%最外侧玻纤变形 则外侧伸长约1.35cm(理论上碳纤维变形率小压缩程度很低 但多少还是会压缩的 这里将碳纤维内侧等效为变形率0%简化计算 实际内层有压缩时最外侧应力比计算稍低余量更大更安全)假设主变形区厚度6mm(碳纤维0.5×2 芯层竹木材2.5 玻纤片1.5 少许胶水和最外侧的芳纶横包加强层)以外层向内4mm处为临界面发生弯曲变形 经计算得主变形区为约54°近似圆弧 考虑到非主变形区形变 最终变形幅度>75°是可以实现的 如果不极限压榨效率 让主变形区更长 90°变形也不是不能实现 按一般小稍弓土耳其弓大拉锯拉满弓片后掠角50-65°算(螃蟹弓那种近乎90°水平的情况暂时不考虑)弓把前倾预弯10°是没问题的 清弓那种梢很长但后掠角较小的弓把前反可以加大到15-18° 理论上主变形区宽30-40mm情况下 最大拉力是可以做到110-150磅的 如果要继续做大 此方案可进行的改变有加大宽度 增加最外层玻纤层厚度 增加中芯起杠杆作用的竹木层厚度(这两者都会增加变形区厚度 会使最大变形降低柄部反曲就得减小乃至正曲)小伙伴实践时可以根据现场情况自由调整 如果不追求轻箭的极致箭速 旨在增强重箭性能 可进行结构改变 从内到外 玻纤支撑层1.5mm 碳纤维支撑层0.5mm 竹木层2mm(集中变形区最薄处) 外侧玻纤拉伸层1mm×2 要害部位横缠芳纶强化层 通过内侧增加玻纤提供额外压缩变形应力 外侧拉伸层同步加厚的模式 在厚度不提升太多的情况下获得额外拉力(同等弯曲程度做到180磅以上) 经过定性分析说明了现代材料是可以做大预弯的传统弓形 可以以更轻的弓体获得远大于普通筋角弓的拉力和更高的效率(因为6mm的弓体远比传统筋角弓一厘米多的弓体轻的多回弹更快)这是个定性方案 拉感 震动或者弓的外形是否美观什么的都是没有考虑的 只分析论证了能不能的问题 有动手能力也有兴趣的小伙伴可以朝着这个方向努力实践 结构确定无误 取70cm长合适宽度的各片料 用木质模具层压做出弓胚 切到合适长度按需要打磨外形 粘上弓梢 装上分体弓把就可以玩了 现阶段常见可选材料就这些 玩法就比较有限了 如果能找到最伸长率7%以上强度还足够高的商用材料 类似螃蟹弓那种更夸张的形制也可以做出来

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