马驰骋 张 乐 邵明玉

（山东理工大学 交通与车辆工程学院，山东 淄博 255049）

弓箭是人类使用的历史最悠久的抛射兵器，也是我国传统的体育项目之一。关于古代弓箭的起源，我国的考古工作者在山西省朔州市的峙峪村旧石器时代后期的文化遗址里出土了石镞，在西班牙和法国许多洞穴中的壁画上，也有弓与箭的身影。在材料力学授课过程中，讲到弯曲变形的知识时，也常用弓的变形说明。虽然关于弓箭的记录较多，但是关于其制作以及测试的文字记录较少，而通过数值计算的方法进行定量分析的研究更为稀少，本文则基于Ansys 对这一问题进行了系统分析。

1 弓体变形的数值分析

查阅相关资料，大致确定弓的受力情况为10 千克到70 千克，即100N 到700N。确定两种弓箭的基本尺寸，在ANSYS Workbench 模块中建立两种弓箭的几何模型，弓体中间位置使用约束模拟手部把持，在弓弦中间位置施加7 组力，分别为100N、200N、300N、400N、500N、600N、700N。

1.1 木质弓体

结合1 中对于弓箭材料的分析，在Ansys 中我们用材料库自带材料木材作为弓体，使用橡胶作为弓弦。不同作用力时弓弦中间的位移变化如图1 所示，正曲弓与反曲弓的变形都与力呈近线性变化，相比较而言，正曲弓的线性规律更加明显。反曲弓由于弓体形状更为复杂，与单曲弓相比线性规律更差。这里我们可以推测一下，周礼考工记中记载的弓箭制作是关于正曲弓的可能性更大。从图中我们可以看出，在材料硬度较差时，正曲弓变形总是比反曲弓大，且差距随载荷增大愈加明显，最高可达3.1 倍。……