Abstract

In this paper, the strength analysis has been presented for the stress and strain by using the finite element method for various shell models of the helmets. The advanced helmet that would provide head protection without causing discomfort to the user when it was worn for long periods of time should be manufactured for increasing the safety and workability of the workers. We need a safe, comfortable and light weight of the helmet shell structure. Thus, the helmets had to stand up to the most rigorous conditions encountered for the fire and gas explosion. The FEM computed results show that when the impulsive force is applied on the summit area of a helmet shell structure, the maximum stress and strain have been occurred around the position of an applied impact force, which may lead to the initial failure on the summit of the helmet shell. Thus, the summit area of the helmet shell should be supported by a bead frame and increased thickness of the bead. But the overall thickness of the helmet is to decrease for the light weight of a helmet.

본 본문에서는 유한요소법을 사용하여 여러 가지 헬멧 모델의 강도안전에 관한 응력과 변형률을 해석하였다. 차세대 헬멧은 작업자의 안전성과 작업성을 높일 수 있도록 제작되어야 하고, 오랫동안 착용해도 불편함이 없으면서 머리를 보호할 수 있어야 한다. 결국 헬멧은 안전하고, 착용성이 좋아야 하며, 헬멧의 모체 구조물을 가볍게 제작해야 한다. 따라서 헬멧은 화재나 가스폭발과 같은 가혹한 작업조건에 잘 견딜 수 있어야 한다. FEM 해석결과에 의하면, 외부의 충격력이 헬멧모체 구조물의 정상부 지역에 가해졌을 경우 최대응력과 변형률은 하중이 작용되는 지점부위에서 발생하였다. 따라서 헬멧의 모체 구조물에는 보강뼈대를 설치하고 두께를 늘려서 강도안전성을 확보하는 것이 중요하다. 반면에 헬멧의 일반적인 균일한 두게는 줄여서 헬멧의 경량화를 추구하는 것도 중요하다.

Keywords

• helmet;
• shell;
• bead frame;
• strength safety;
• stress;
• strain;
• FEM