بررسی عددی اثر جنس و ضخامت پوسته در مکانیک برخورد کلاه ایمنی موتورسیکلت

در تصادفات موتورسیکلت، شتاب وارد بر سر ناشی از برخورد، خطر بسیار زیادی برای سلامتی موتورسوار و سرنشینان دارد. در این پژوهش با استفاده از مدل اجزاء محدود به تحلیل دینامیکی برخورد مجموعه کلاه ایمنی شامل سر، پوسته، فوم، بالشتک و بند پارچه ای برای بررسی اثر ضخامت و جنس پوسته بر معیار آسیب سر (اچ آی سی) پرداخته شده است. کلاه ایمنی از نوع جلوباز با در نظرگرفتن سه جنس رایج انتخاب شد. در بیشتر تصادفات در لحظه برخورد سر با زمین، نحوه قرارگیری سر به صورت مایل می باشد. در مدل شبیه سازی شده این مقاله، در برخورد نیز سر به صورت مایل قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از این تحقیق با نتایج آزمایشات تجربی و مقالات معتبر تایید شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ضخامت بهینه ای برای کلاه ایمنی صرف نظر از جنس آن وجود دارد. برای تعیین ضخامت بهینه باید مصالحه ای بین پارامترهای مختلفی چون معیار آسیب سر، شکست پوسته، وزن و قیمت انجام شود. طبق نتایج به دست آمده، در صورتی که ضخامت افزایش یابد، وزن کلاه و دامنه تغییرات شتاب وارد بر سر افزایش یافته و همچنین احتمال شکست پوسته کاهش می یابد. در صورتی که با کاهش ضخامت، علی رغم کاهش شتاب وارد بر سر، تنش ایجاد شده در پوسته افزایش یافته و منجر به شکست آن می شود.