［解析事例］ヘルメットの衝撃解析

使用ソフトウェア

Simcenter FEMAP with Nastran

概要

防災のため、自宅や職場にヘルメットを備えているかたも多いのではないでしょうか？
ヘルメットは、落下物や飛来物、転倒などによる衝撃を吸収して、頭部への外傷を防ぐ役割を持っています。そこで、衝撃吸収を確認するため、防災用・産業用のヘルメットに重量物の落下を想定した衝撃荷重を作用させる過渡応答解析（時刻歴応答解析）を実施しました。

■ Simcenter Nastran 過渡応答解析（時刻歴応答解析）

過渡応答解析は、構造物に時刻歴の荷重が作用するときの応答を求める解析です。
計算手法にはモード法か直接法が利用でき、減衰の考慮も可能です。

■ ヘルメットの構造

• 帽体
• 着装体
  • ハンモック
  • ヘッドバンド
  • 環ひも
• 衝撃吸収ライナー
  　※ライナー無しのタイプもある
• あごひも

事例：ヘルメットの過渡応答解析（時刻歴応答解析）

本事例では、ハンモックによる衝撃吸収は考慮しないものとし、帽体と衝撃吸収ライナーがどのように衝撃を吸収するかを確認します。
このため、帽体と衝撃吸収ライナーのFEMモデルを作成しました。

■ 荷重条件

頭頂部への重量物の落下を載荷
　：1kgの物体が1.7m落下したときの衝撃

■ Simcenter Nastran 過渡応答解析の解析結果

過渡応答解析の結果として、時間ステップ、変位、速度、加速度、応力、ひずみなどが出力されます。

■ 変位

■ VonMises応力 コンター図

■ 時刻歴アニメーション（変位 + VonMises応力）