پوريا سرحدي

Analysis an‎d simulation of motorcycle helmets under low-velocity impacts

در سالهاي اخير، افزايش تصادفات موتور سيكلت و آمار بالاي آ سيبهاي مغزي نا شي از ضربه، لزوم ارتقاي طراحي و بهبود عملكرد كلاههاي ايمني را بيش از پيش آشكار كرده است. از آنجا كه كلاه ايمني نخستين و مؤثرترين خط دفاعي براي محافظت از سر در برابر ضربات مستقيم و غيرمستقيم به شمار ميرود، برر سي رفتار مكانيكي آن تحت شرايط ضربه از اهميت ويژهاي برخوردار است. در اين پژوهش، تحليل عددي رفتار ضربهاي كلاه ايمني موتور سيكلت تحت ضربهي سرعت پايين با استفاده از روش اجزاي محدود انجام گرفته است. در اين تحقيق، سه مدل مختلف از كلاه شامل كلاه آلومينيومي و دو مدل كلاه كامپوزيتي طراح ي و مورد تحليل قرار گرفتهاند. براي ارزياب ي رفتار غيرخط ي آلياژ آلومينيوم 6061-T6 ، از مدل پلاستيسيته و معيار شكست جانسون-كوك استفاده شد، در حال يكه براي لايههاي كامپوزيتي شيشه/اپوكسي، معيار شكست هاشين بهكار گرفته ش د. نتايج تحليل عددي نشان داد كه مدل آلومينيومي توانايي جذب انرژي محدود تري نسبت به مدل كامپوزيتي دارد. در مقابل، در مدلهاي كامپوزيتي انرژي بي شتري را از طريق تغييرشكلهاي موضعي ايجاد شده و مود بحراني در آغاز آسيب شكست ماتريس ميباش د. اگرچه هيچي ك از مدلهاي كامپوزيتي در شدت ضربه اعمالشده دچار شكست كامل نشدند، اما نتايج مدل هشين نشان داد كه در نواح ي مركزي پوسته، پارامتر آ سيب در ماتريس به مقادير قابلتوجهي نزدي ك به شكست ر سي ده است. در پايان، نتايج حاصل از شبيهسازي نشان داد كه استفاده از كامپوزي تهاي شيشه/اپوكسي با لايهچيني چندجهته ميتواند جايگزين مناسبي براي پوستههاي فلزي سنتي در طراح ي كلاههاي ايمني موتور سيكلت باشد. با اين وجود، براي بهبود عملكرد واقعي كلاه و كاهش خطر آ سيبهاي مغزي، افزودن لايه فوم جاذب انرژي و لحاظ كردن مدل سر مصنوعي در تحليلهاي آينده توصيه ميشود.