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주름댐퍼를 갖는 안전헬멧의 변형거동특성에 관한 유한요소해석
Finite Element Analysis on the Displacement Behavior Characteristics of a Safety Helmet with a Corrugation Damper 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.13 no.4, 2009년, pp.22 - 26  

김청균 (홍익대학교 트리보메카.에너지기술 연구센터) ,  김도현 (홍익대학교 트리보메카.에너지기술 연구센터)

초록
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본 논문은 여러 가지 주름댐퍼를 갖는 안전헬멧의 변형거동 및 변형율 에너지 특성을 유한요소법으로 해석하였다. 안전헬멧은 외부의 충격력을 차단하고, 충격에너지를 흡수하는 것으로 감쇠효과 기능을 갖고 있다. 주름댐퍼를 갖는 3가지의 헬멧모델은 헬멧의 정상부에 최대의 충격력을 가하였을 때 변위량과 변형율 에너지 특성치를 상호간에 비교하였다. 계산한 FEM 해석결과에 의하면, 외부로 돌출한 주름댐퍼는 헬멧의 감쇠효과를 증가시키는 기여도가 높다는 것이다. 본 연구에서 둥근형상의 주름댐퍼는 전달되는 충격에너지를 효과적으로 흡수할 것이라는 사실이다. 따라서 안전헬멧의 하단부에 둥글고 기다랗게 주름댐퍼를 설치한 헬멧을 새로운 설계인자로 고려할 것을 추천한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the displacement behavior and strain energy density characteristics of a safety helmet with various corrugation dampers has been analyzed based on the finite element analysis. The safety helmet is to protect impact forces and to absorb the impact energy. Three different helmet models ...

주제어

#helmet   #corrugation damper   #displacement behavior   #strain energy density   #fem  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 안전헬멧에 외부의 충격하중을 가하였을 때, 보통은 작용지점에 하중이 집중되면서 응력과 변형은 그 지점을 중심으로 발생하기 때문에 안전성 확보가 어려워지고, 헬멧을 착용한 사람의 머리에 전달되는 감쇠효과는 줄어드는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 안전헬멧의 모체에 임의의 주름형상을 설계하여 가능하면 변형거동 에너지를 증가시킬 수 있는 해석모델 3가지 상호간을 FEM으로 비교하였다.
  • 이들 안전헬멧은 온도나 가스폭발과 같은 작업환경에서 사용하므로 충격력에 대한 강도안전과 변형거동에 따른 안전성에 관심을 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 안전헬멧의 변형거동 및 변형율 에너지 안전성을 확보할 수 있도록 여러 가지 주름댐퍼를 갖는 안전헬멧에 대한 감쇠효과 거동특성을 수행하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근 안전헬멧의 재료는 무엇인가? 오늘날 사용하는 안전헬멧은 옛날 전쟁터에서 창이나 활과 같은 공격용 무기로부터 머리를 보호하기 위해 가죽이나 나무를 사용하다가 청동과 철과 같은 금속제품이 개발되면서 견고하고 무거운 투구가 등장하였으나, 최근에는 가볍고 안전한 열가소성 수지로 다양한 형상의 헬멧이 제조되고 있다.
주름댐퍼를 갖는 3가지의 헬멧모델을 비교분석한 결과는 무엇인가? 주름댐퍼를 갖는 3가지의 헬멧모델은 헬멧의 정상부에 최대의 충격력을 가하였을 때 변위량과 변형율 에너지 특성치를 상호간에 비교하였다. 계산한 FEM 해석결과에 의하면, 외부로 돌출한 주름댐퍼는 헬멧의 감쇠효과를 증가시키는 기여도가 높다는 것이다. 본 연구에서 둥근형상의 주름댐퍼는 전달되는 충격에너지를 효과적으로 흡수할 것이라는 사실이다. 따라서 안전헬멧의 하단부에 둥글고 기다랗게 주름댐퍼를 설치한 헬멧을 새로운 설계인자로 고려할 것을 추천한다.
가스현장의 작업자 또는 소방관이 쓰는 안전헬멧에서 중요한 것은 무엇인가? 가스현장의 작업자 또는 소방관이 쓰는 안전헬멧은 내충격성과 충돌에너지 흡수력, 내열성, 내식성 등을 확보할 수 있도록 Table 1의 열가소성 수지(thermoplastic resin)를 사용한다. 본 연구에서 사용한 안전헬멧은 머리형상과 유사한 타원형의 둥근 반구 형상을 갖도록 설계하였다.
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참고문헌 (7)

  1. 최명진, "시뮬레이션에 의한 오토바이 헬멧의 충격응답 분석", 한국시뮬레이션학회지, 8(4), pp.25-31, (1999) 

  2. Li-Tung Chang, "Finite Element Analysis of the Effect of Motorcycle Helmet Materials against Impact Velocity," J. of the Chinese Institute of Engineers, 

    crossref

  3. 유병모, 송재선, 김도, 이수경, 김용환, "유한요소법을 이용한 오토바이 헬멧의 충돌 안전성 검토", 한국소성가공학회지, 16(5), pp. 370-374, (2007) 

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  4. 한응교, 엄기원, 박준서, 이성우, "소방 안전모의 안전도 평가에 관한 연구”, 한국화재학회지, 5(3), pp.5-14, (1991. 11.) 

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  5. 김청균, "다구찌 설계법을 이용한 주름댐퍼를 갖는 헬멧안전의 감쇠효과에 관한 연구, 한국가스학회지, 12(4), pp.34-40, (2008) 

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  6. 소방용헬멧 규격서, 행정자치부 제정, (2001. 9.29) 

  7. NFPA standards 1971-2000, National Fire Protection Association, (2007) 

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