Uppdragsgivare: Bygg & Mekanik har deltagit i ett EU
projekt där avsikten var att ta fram en ny industrihjälm
som uppfyller strängare krav på marknaden.
Bakgrund: Syftet med projektet var att ta fram en
kostnadseffektiv industrihjälm med ett yttre skal i
glasfiber och ett inre energiabsorberande material för
att minska antalet huvudskador i arbete. Sex
internationella företag samt 2 forskningsutförare
deltog i projektet, där SP var en av utförarna.
Uppdraget: Projektet gick ut på att hitta en
kombination av material som kunde fördela ut lasten
och absorbera den energi som uppkommer från en vikt
av 5kg som släpps från en höjd av 2 m. Kravet i
standarden är att reaktionskraften i nacken inte får
överstiga 5 kN. Två olika konfigurationer utvärderades
med hjälp av Finita Element, FE, beräkningar, båda
med ett tunt skal av glasfiber. Däremot utvärderades
två olika stötabsorberande material, dels ett foamskikt
och dels en innervagga som visas i figuren nedan.
kalibrerades materialmodellen mot ett antal prov där
fallhöjden varierades för ett antal tjocklekar på
foamen, se beräkningsmodellen till vänster nedan.
Under provet registrerades accelerationen
(retardationen) och foamets deformation mot tiden.
Utifrån dessa kurvor kunde sedan modellen kalibreras
till dess att den överenstämde med verkligheten, enligt
figur längs ner.
Simulering av det stötabsorberande materialet
På samma sätt kalibrerades och verifierades
materialmodellen för glasfibern. Materialmodellerna
verifierades sedan mot prov där båda materialen
kombinerades ihop, högra bilden längst upp.
Kalibrering av materialmodellen
Ett exempel på utformning av industrihjälmen
De foammaterial som utvärderades var: Expanded
PolyStyrene (EPS), Expanded PolyPropylene (EPP) och
PolyUrethane Rigid (PUR).
Resultatet: Nominella materialparametrar till de
ingående materialen i beräkningsmodellen gick inte att
få tag på. Båda materialen är också starkt komplexa att
simulera på grund av olinjariteten i materialen. Därför
Slutligen hade vi tagit fram en variant med innervagga
och en variant med foam som uppfyllde kraven och
som samtidigt var kostnadseffektiv genom att
materialval och tjocklek på ingående material
beräknats fram med hjälp av FE-beräkningar.
Kontaktperson:
Henrik Snygg
Tel: 010-516 56 54, E-post: [email protected]
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
SP Bygg & Mekanik
Box 857, 501 15 BORÅS
Telefon: 010-516 50 00, Telefax: 033-13 55 02
E-post: [email protected], Internet: www.sp.se
SP INFO 2012:47
2012-08-22
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Framtagning av en ny industrihjälm
