中文摘要
由於材料科技的發達，相同的重量下桿頭的容量是越來越大，理論上甜蜜區也跟著越大，但事實上沒有搭配好的外形，是無法發揮桿頭的潛力的。若我們能經由分析桿頭特定參數對擊球彈道的影響，便能據此設計更好的外形來發揮桿頭的性能。
本文使用SolidWorks來建立桿頭模型，並利用LS-DYNA有限元素求解器來分析高爾夫球桿頭的碰撞問題。取得球體的初始線速度、角速度後再以Visual C++.NET所開發的程式做前處理與計算球體線速度、角速度、飛行軌跡等繁複的工作。
文中分析不同水平、垂直凸出曲率半徑的桿頭在各種水平偏移量下做偏心撞擊，並探討其對球體線速度、角速度、落點的影響。希望藉由上述的分析結果來找出較佳的打擊面曲率配置，讓球在偏心撞擊時，適當的側旋能使彈道不至過偏，並由較佳的的能量分配來提升擊球距離。後半部並分析了桿頭初速對最佳打擊面曲率的影響；桿頭水平進入角與傾斜角對彈道偏移的影響；桿頭垂直進入角對射程的影響。目的是為了了解打擊者的習慣會產生什麼樣的擊球效果。

Abstract
Thanks to the superior material, the volume and sweet spot of a golf club have been bigger and bigger. If the impact surface of a golf club has also been taken care well, the driving effects of a club, it may benefit golf player’s performance in a golf court.
By means of a LS-DYNA solver, the researcher analyzed the impact problem of a golf club head. He also calculated velocity、angular velocity and trajectory of golf ball in impact analysis with the C++ program.
In this thesis, the researcher analyzed different offcenter impact of a golf club head with various horizontal、vertical curvature. Then he discussed the influence of velocity、angular velocity and trajectory on a golf ball. After that, he generalized the best curvature of club head and discussed (a) the relationship between the best curvature and the club head speed, (b) that between horizontal entering angle、sloping angle and trajectory, and (c) that between vertical entering angle and launching distance.

目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 3
1-3 研究動機 5
1-4 使用軟體簡介 6
1-5 高爾夫球桿頭設計規範 8
第二章 理論基礎 12
2-1 前言 12
2-2 LS-DYNA的理論基礎 12
2-2-1 顯式時間積分 12
2-3 高爾夫球飛行軌跡推算 16
2-3-1 球體飛行時在2D平面所受的升力 16
2-3-2 球體飛行時在2D平面所受的阻力 18
2-3-3 高爾夫球飛行時所受的合力 19
2-3-4 Runge Kutta Method解聯立微分方程式 22
2-4 齒輪效應 24
第三章 有限元素模型與分析流程 25
3-1 基本假設 25
3-2 所使用的LS-DYNA元素 27
3-3 材料性質 29
3-4 邊界與初始條件 30
3-5 桿頭的方向定義 31
3-6 分析流程 34
第四章 分析結果 37
4-1 前言 37
4-2 水平凸出曲率半徑變化分析 38
4-2-1 水平凸出曲率半徑與直進速度的關係 38
4-2-2 水平凸出曲率半徑與側旋角速度的關係 40
4-2-3 桿頭水平偏移量與x軸速度的關係 43
4-2-4 桿頭水平偏移量與z軸速度的關係 44
4-2-5 桿頭水平偏移量與y軸自旋角速度的關係 45
4-2-6 高爾夫球落點分析說明 46
4-2-7 落點與水平凸出曲率半徑的關係 48
4-2-8 落點與桿頭水平偏移量的關係 50
4-3 垂直凸出曲率半徑變化分析 52
4-3-1 垂直凸出曲率半徑與直進速度的關係 52
4-3-2 垂直凸出曲率半徑與倒旋角速度的關係 54
4-3-3 桿頭垂直偏移量與y軸速度的關係 57
4-3-4 桿頭垂直偏移量與z軸速度的關係 58
4-3-5 桿頭垂直偏移量與x軸自旋角速度的關係 59
4-3-6 高爾夫球射程分析說明 60
4-3-7 射程與垂直凸出曲率半徑的關係 61
4-3-8 射程與桿頭垂直偏移量的關係 62
4-4 不同的桿頭初速撞擊分析 63
4-4-1 分析說明 63
4-4-2 分析結果 63
4-4-3 結果討論 65
4-5 桿頭水平進入角變化撞擊分析 65
4-5-1 分析說明 65
4-5-2 分析結果 66
4-5-3 結果討論 69
4-6 桿頭傾斜角變化撞擊分析 70
4-6-1 分析說明 70
4-6-2 分析結果 71
4-6-3 結果討論 72
4-7 桿頭垂直進入角變化撞擊分析 72
4-7-1 分析說明 72
4-7-2 分析結果 73
4-7-3 結果討論 75
第五章 結論 77
5-1 較佳的水平凸出曲半徑 77
5-2 較佳的垂直凸出曲半徑 77
5-3 桿頭初速的影響 77
5-4 桿頭水平進入角不同的影響 78
5-5 桿頭傾斜角的影響 78
5-6 桿頭垂直進入角不同的影響 79
參考文獻 80
附錄 83

參考文獻
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