Numerical and experimental analysis of protective sport helmets

0382103 - ÚTAM 2013 CZ eng D - Dizertace
Kunecký, Jiří
Numerical and experimental analysis of protective sport helmets.
Katedra mechaniky a materiálů FD ČVUT. Obhájeno: FD ČVUT. 20.5.2011. - Praha: UTAM, 2011. 111 s.
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z30420517
Institucionální podpora: RVO:68378297
Klíčová slova: FEM * helmet * HIC
Kód oboru RIV: JI - Kompozitní materiály; JI - Kompozitní materiály (UTAM-F)

Cílem disertační práce bylo zjistit vliv konstrukčních parametrů sportovních ochranných přileb na jejich ochrannou funkci. K tomuto použití byl vytvořen numerický MKP model přilby a makety hlavy. Numerický model a jeho funkčnost byl ověřen pomocí tří různých nárazů pomocí padostroje zkonstruovaného k tomuto účelu v rámci disertační práce. Parametrizovaný model byl použit k predikci dynamické odezvy dvou druhů přileb - cyklistické a lyžařské. Na základě výsledků MKP analýzy bylo možné dojít k následujícím závěrům: Zaprvé, bylo zjištěno, že používání ocelových maket hlavy k normovému zkoušení přileb nevede k příliš tuhým výstelkám přileb. Takové by mohly během nehody přenášet život ohrožující zrychlení. Zadruhé, ochranná výkonnost lyžařských přileb byla kvantifikována na základě jejich fyzikálních parametrů v podobě tabulky seřazené od nejúčinnější přilby k nejméně účinné. Zatřetí, byl určen vliv ventilačních otvorů na ochranné vlastnosti cyklistické přilby.

The main aim of the thesis was to investigate the role of design parameters of protective sport helmets on their protective performance. To clarify this relationship a finite element model was constructed. The numerical model was verified using three drops in a constructed experimental setup. The model was adjusted to be fully parametric. Parameter sensitivity analysis was performed. Based on the results of the model it is possible to answer the questions asked in the thesis. First, there was no evidence that the use of rigid steel headforms leads to over-stiff design of helmet liner. Second, ski/snowboard helmets were investigated and their performance was quantified using a table sorted according to their protective performance. Flat anvil was considered. Third,the role of the size of ventilation holes on the protective performance of the helmet was determined.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0212426