文档介绍：Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
自行车用头盔跌落仿真分析
龚纯吴忠鸣
中国科学院深圳先进技术研究院
- 1 -
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
自行车用头盔跌落仿真分析
Dropping Simulation Analysis of Bicycle Helmet
龚纯吴忠鸣
(中国科学院深圳先进技术研究院)
摘要: 本文使用 RADIOSS 对一款自行车用头盔进行了跌落仿真分析,求解的结果和物
理实验结果非常吻合,说明了有限元手段替代物理试验指导的头盔结构设计优化的可行性。
关键词: 跌落仿真,头盔,有限元,RADIOSS
Abstract: In this paper, RADIOSS was used to carry out drop simulation analysis for a
bicycle helmet. Solution results and physical experimental results are very consistent.
This shows that the finite element methods replace physical experiments to guide the
helmet of structural design optimization is feasible.
Key words: drop simulation, helmet, finite element method, RADIOSS
1 背景介绍:
自行车运动是一项以速度取胜的竞技体育运动项目,运动安全问题不可忽视。据美国公
路安全保险研究的报告表明:美国 1999 年骑自行车死亡的人数有 98%未戴头盔,而在撞击
事故中戴头盔的人使他们头部受重伤的危险系数减少了 85%。正因为头盔在减少安全事故上
起到了重要作用,现今头盔已经是自行车运动员的必备装备。
为保证头盔的缓冲质量,头盔在出货前都要经过一系列的物理试验测试,最为重要的就
是跌落冲击测试。跌落冲击测试可以给出头模重心位置的加速度曲线,用以评估头盔结构的
缓冲性能。本文采用有限元方法对头盔各个方向的跌落进行了仿真分析,与物理试验结果吻
合的非常好,用以指导头盔结构优化,产生了良好效益。
2 测试标准
头盔冲击试验的相关标准及参数,具体可参见 BS EN 1078:1997 欧规标准:《helmets
for pedal cyclists and for users of skateboards and roller skates》。头盔的仿真主要涉到以
下几个方面:
(1)试验安装方式、头盔与头模的安装定位
(2)针对不同的试验台的冲击速度:plat anvil 为 5420mm/s;kerbstone anvil 为
4570mm/s;
- 2 -
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
(3)极限加