Investigation of the effect of helmet inner layer material on reducing the stress on the human skull and reducing the amount of damage using numerical simulation

زمینه و هدف: هر ساله تصادفات و حوادث ناشی از تعقیب و گریز موتور سواران نظامی سبب آسیب های متعددی به سر این افراد نظیر شکستگی های سر وضربه مغزی می شود. از این روی دستیابی به مناسبترین کلاه کاسکت جهت تعدیل میزان آسیب وارده به سر می تواند کمک قابل توجهی حفاظت از سر این افراد کند. روش ها: ابتدا یک مدل کلاه کاسکت استاندارد مدلسازی سه بعدی شد و تحت  اعمال بار ضربه ای به ناحیه جلویی سر توسط نرم افزار آباکوس مورد تحلیل عددی المان محدود قرار داده شد. در این پژوهش دو جنس رایج فوم کلاه کاسکت مورد مقایسه قرار داده شد. کلاه کاسکت طراحی شده نیز دارای ۲ لایه و جمجمه سر انسان نیز ۲ لایه در نظر گرفته شد.   یافته ها: حداکثر جابجایی در کلاه کاسکت با تک لایه داخلی XPS،  EPS و در حالت بدون کلاه کاسکت به ترتیب ۷/۱۲، ۳/۱۴ و ۵/۱۷ میلی متر بوده است. اعداد مشابه برای تنش نیز به ترتیب ۹/۱۸۵، ۹/۲۰۴ و ۶/۳۸۲ مگاپاسکال بوده است. نتیجه گیری: نتایج نشان داد که در هنگام اعمال یک بارگذاری ضربه ای به ناحیه جلو سر حداکثر تنش و جابجایی در کلاه کاسکت با لایه داخلی XPS بترتیب ۲/۱۰ % و ۱/۱۱ % کمتر از حالتی است که از فوم EPS استفاده گردد. بنابراین کلاه کاسکت با یک لایه داخلی XPS گزینه مناسبتری جهت تعدیل آسیب وارده به سر می باشد.