Deformation mechanisms and impact attenuation characteristics of thin-walled collapsible air chambers used in head protection
Notice bibliographique
Résumé
Head injuries are a major cause of morbidity and mortality worldwide, many resulting from sporting activities. There is a constant need in the head protection industry for improved methods to manage impacts and to reduce the risk of mild and severe head injuries. Contemporary head protection primarily consists of foam with several inherent disadvantages, including a limited ability to provide effective energy absorption under both low and high impact velocities. Recently, thin-walled collapsible chambers were engineered to address this problem and have been implemented into sport helmets. The chambers consist of four engineering elements which define their dynamic performance: geometry, air volume, material, and venting system. This research analysed the contribution of air flow through an orifice to the chamber's management of impact energy. The objective of this study was to determine the effect of the chamber's vent diameter and material stiffness on peak force and venting rate during an impact. Two material stiffnesses (thermoplastic polyurethane 45D and thermoplastic polyurethane 90A) and five vent diameters (1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, and 5 mm) were tested at three inbound velocities (1.3 m/s, 2.3 m/s, and 3.0 m/s). Each chamber was impacted ten times using a monorail drop system. Analysis of the results revealed that the material stiffness, vent diameter, and inbound velocity all had a significant effect on peak force and venting rate (p < 0.001). Under low inbound velocities the largest vent diameters transmitted a lower force than the smallest vent, while this relationship reversed at high inbound velocities. Under low velocities the air flowrate was negatively correlated and the flow duration was positively correlated to the peak force. Under high velocities, the air flowrate was positively correlated and the duration was negatively correlated to the peak force. This suggested that, under low velocities, chambers performed optimally when air was dissipated quickly, for a short duration; however, as the chamber approached a critical failure region, the increased duration and decreased velocity of air released prevented higher peak forces. This research confirmed that the differences in vent diameter and material stiffness significantly affected the impact force characteristics of engineered thin-walled collapsible chambers.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».