مدل سازی و تحلیل تنش سر انسان در برخورد از مقابل با یک جسم تغییر فرم پذیر به روش المان محدود

آسیب های وارده به سر از صدمات شایع و خطرناکی است که با توجه به وجود سیستم کنترل مرکزی در سر همواره مورد توجه بوده است. پدیده برخورد سر به یک مانع یکی از مسائل جدی در بیومکانیک ضربه بوده خصوصاً اگر مانع صلب باشد. در این مطالعه سر با سرعت ثابت (6/5m/s) به چند مانع از جمله موانع تغییر فرم پذیر برخورد کرده و به کمک LS-DYNA و به روش مقایسه ای، تحلیل دینامیکی انجام می پذیرد. مواد به کار رفته جهت مدل سازی مانع، آلومینیوم، آلولایت، آلپوراس، پلیمر ABS وفوم انبساط یافته پلی پروپیلن (EPP31) می باشد. این مواد در بدنه اتومبیل و تزئینات درونی آن به کار می روند. همچنین مدل المان محدود سر با استفاده از داده های آناتومیکی براساس شاخص 50 درصدی مردان جامعه در نظر گرفته شده است. روش مقایسه ای برحسب بیشترین تنش وارده به سر، حداکثر کرنش و شتاب کاهشی انجام گرفته تا اثر این موانع بر سر مورد بررسی واقع شود. در تحلیل نشان داده می شود که مقادیر تنش، کرنش و شتاب کاهشی وارده به سر وابستگی مستقیم به دانسیته، تنش تسلیم و الاستیسیته مونع دارد. به طوری که هرچه مانع دارای تنش تسلیم پایین تر و دانسیته کمتری باشد مقدار تنش و کنرش و شتاب کاهشی وارده به سر کمتر خواهد بود. فوم های آلولایت و EPP3 دارای خاصیت جذب انرژی خوبی بوده ضمن اینکه استحکام خوبی نیز دارند اما با توجه به محدودیت حداکثر تنش و شتاب کاهشی وارده بر سر، فوم آلپوراس با کمترین تنش تسلیم، تنشی معادل 2/83MPa بر سر وارد کرده که نشان دهنده قابلیت بالای آن در جذب انرژی جنشبی حاصل از برخورد می باشد. با استفاده از این فوم نیز می توان شتاب کاهشی کمتر از 300g به سر وارد کرد که در محدوده ایمن می باشد.

کلیدواژه ها:

سر انسان ، برخورد از مقابل ، تحلیل دینامیکی ، مواد تغییر فرم پذیر ، مواد جاذب انرژی