动态冲击下泡沫能量吸收对头盔防护性能的影响

Abstract

为摩托车头盔的安全性设计,需要研究在冲击载荷下内衬泡沫的能量吸收能力对摩托车头盔防护性能的影响。该文建立了有限元数值分析头盔模型,依据欧洲经济委员会(ECE)的法规ECE R22.05的动态测试方法,验证该模型的有效性。改变头盔不同测试点下的泡沫密度,进行了12个跌落的仿真试验。结果表明:在头盔的前部、冠部和后部测试点区泡沫密度由40 kg/m3增加到80 kg/m~3时,泡沫的能量吸收能力逐渐增大,头部冲击能量衰减得更快,导致3个测试点头部颅骨骨折的风险从25%、55%、39%分别增大至53%、96%、96%。头盔右侧部测试点区域下的泡沫密度与颅骨骨折风险没有显著的关系。因而,头盔的安全性设计应同时兼顾内衬泡沫密度与尺寸。