عنوان

بررسی تاثیر افزودن لایه میانی سیلیکون ژل به کلاه ایمنی بر روی کاهش بار ضربه‌ای وارده به مغز به روش‌های تحلیلی و اجزاء محدود

شماره

پ۲۸۲۶۸

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی تاثیر افزودن لایه میانی سیلیکون ژل به کلاه ایمنی بر روی کاهش بار ضربه‌ای وارده به مغز به روش‌های تحلیلی و اجزاء محدود

نام نخستين پديدآور

مصطفی خدائی دمیرچی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی مکانیک

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۷۸ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسي مکانیک گرایش طراحی کاربردی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۱۱/۱۹

متن يادداشت

افزایش محیط‌های خطرناک صنعتی، ساختمان سازی، نظامی، موتورسیکلت‌ها و دوچرخه سواری لزوم استفاده از کلاه ایمنی‌های مقاوم در برابر آسیب‌های خارجی را روز به روز افزایش می‌دهد. زین سبب طراحی کلاه ایمنی‌هایی که در برابر ضربات وارده به سر که مهم‌ترین عضو حیاتی انسان می‌باشد را حائز اهمیت کرده است. کلاه ایمنی‌ها باید از ویژگی‌های بسیار خاصی نظیر سبکی و جذب انرژی بالا و مقاومت در برابر شرایط محیطی مثل تغییرات دمایی و فرسایش را داشته باشند. به همین دلیل انتخاب موادی که چنین ویژگی‌هایی داشته باشند برای طراحان کلاه ایمنی‌ها محدودیت‌های را ایجاد می‌کند. سیلیکون ژل‌ها بدلیل داشتن چگالی پایین و جذب انرژی بالا همانند پلی استایرن که رایج‌ترین فوم مورد استفاده در کلاه ایمنی‌ها می‌باشد در طراحی مورد توجه قرار می‌گیرد.در کار حاضر برای اولین بار مدل دینامیکی که بتوان اجزا داخل سر را نشان داد برای کلاه ایمنی‌های با لایه سیلیکون ژل و بدون آن مدلسازی شده است. از مزیت‌های این مدل میتوان به تحلیل شتاب ایجاد شده در مغز بدون انجام آزمایشات تجربی ضربه که بسیار پرهزینه می‌باشد و تحلیل و بررسی همه اجزا کلاه ایمنی‌ و سر انسان با انواع لایه‌های مختلف با مواد گوناگون مورد استفاده در کلاه ایمنی‌ میتوان پرداخت می‌باشد. از سوی دیگر علاوه بر مدلسازی دینامیکی برای صحت سنجی نتایج مدل تحلیل شده به روش رانک کوتا مرتبه 4 در نرم افزار متلب دو مدل المان محدود با لایه سیلیکون ژل و بدون آن در نرم افزار آباکوس طراحی و شبیه‌سازی شده است. همه‌ی این مدلسازی‌ها بر اساس استاندارد BSI 6658 که مخصوص طراحی کلاه ایمنی‌ها در انگلستان می‌باشد انجام شده است. از دیدگاه تحلیلی در نرم افزار متلب مشاهده می‌شود که افزودن لایه‌ سیلیکون ژل به کلاه ایمنی‌ باعث کاهش نیرو، جابجایی، سرعت و شتاب در تمامی لایه‌های زیرین می‌شود. همین نتایج در تحلیل المان محدودی در نرم افزار آباکوس با درصد خطای قابل قبولی استناج شده است.علاوه براین همه فرکانس‌ها در نمودارهای موبیلیتی برای همه‌ی مدل‌های دینامیکی طراحی شده مورد بررسی قرار گرفته است

متن يادداشت

Dangerous industrial environments, construction, military, motorcycles, and cycling increase the need to use helmets resistant to external damage. So it has given importance to the design of helmets that protect against impact to the head, which is the most important vital organ of a human being. Helmets must have special features such as lightness , high energy absorption and resistance to environmental conditions such as temperature changes and erosion. For this reason, choosing materials which have such characteristics creates limitations for the designers of helmets. Silicone gels are considered in design due to their low density and high energy absorption, similar to polystyrene, which is the most common foam used in helmets.In this work, for the first time, two dynamic models that can show the components inside the head have been modeled for helmets designed with and without a silicone gel layer. Among the advantages of this model, it is possible to analyze the acceleration created in the brain without experimental impact tests, which are very expensive, and also to analyze and examine all the components of the helmet and the human head with different layers and different materials used in the helmet. On the other hand, in addition to dynamic modeling, two finite element models with silicone gel layer and without it have been designed and simulated in Abaqus software to verify the results of the analyzed model using the 4th order Rank-Kuta method in MATLAB software. All these models are based on the BSI 6658 standard, which is specific to the design of helmets in England.From an analytical point of view in MATLAB software, it can be seen that adding a layer of silicone gel to the helmet reduces the force, displacement, speed, and acceleration in all the layers below. The same results have been obtained in finite element analysis in Abaqus software with an acceptable percentage of error. In addition, all frequencies have been examined in the mobility charts for all designed dynamic models.

عنوان گونه گون

Investigation of Adding a Silicone Gel Mid Layer to Helmets in Reducing the Transmitted Impact Loads to Brain

عنصر شناسه اي

خدائی دمیرچی،

ساير عناصر نام

‏‏مصطفی

کد نقش

تهیه کننده

عنصر شناسه اي

‏جهانی،

عنصر شناسه اي

‏صادقی،

ساير عناصر نام

‏کمال

ساير عناصر نام

‏مرتضی

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏تبریز