Abstract
This paper presents the strength safety of stress and deformation behaviors using the finite element method as a function of the thickness of the protective helmets with and without an extruder on the top of the shell structure. The helmet that would provide head and neck protections without causing discomfort to the user when it was worn for long periods of time should be manufactured for increasing the safety and impact energy absorption. The stress analyzed results show that when the impulsive force of 4,540N is applied on the top surface of a helmet, the safe thickness is 3.7mm for the conventional helmet and 3.2mm for the modified new helmet. Based on the deformation analysis, the FEM results recommend that the safe thickness is 3.2mm for the conventional helmet and 2.0mm for the modified new helmet. Thus, it may be more safe design of the helmet, which has an extruded structure on the summit surface of the helmet.
본 연구에서는 안전모 쉘 구조물의 정상부에 돌출부를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우에 대해, 안전모의 두께를 변수로 응력과 변위거동 안전성을 유한요소법으로 해석하였다. 안전모는 오랫동안 착용해도 안전성을 높여주고, 충격에너지를 흡수하여 착용상의 불편함을 줄여주며, 머리와 목 부분을 보호할 수 있어야 한다. 응력해석결과에 의하면, 4,540N의 충격력이 안전모의 정상부 표면에 가해졌을 때 기존의 안전모에서는 3.7mm, 수정된 새로운 안전모에서는 3.2mm의 두께를 확보해야 안전하다는 것을 보여주고 있다. 변형거동 해석에 기초한 FEM 해석결과에 의하면, 기존의 안전모에서는 3.2mm, 수정된 새로운 안전모에서는 2.0mm의 두께를 유지해야 안전한 것으로 나타났다. 따라서, 안전모를 안전하게 설계하기 위해서는 안전모의 정상부에 돌출 구조물을 설치하는 것이 좀 더 안전하다할 수 있다.