مهندسی فناوری‌های دفاعی

مهندسی فناوری‌های دفاعی

کلاه ایمنی هلمت با ساختار تطبیقی مبتنی بر متامتریال‌های چاپ‌شده: رویکردی نوین در ایمنی افراد نظامی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار مهندسی مکانیک دانشگاه امام علی (ع)
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی و پرواز، دانشگاه افسری امام علی، تهران، ایران
چکیده
در حوزه تجهیزات حفاظت فردی نظامی، کلاه ایمنی هلمت یکی از حیاتی‌ترین اجزای محافظتی برای نیروهای نظامی در برابر ضربات مکانیکی، ترکش‌ها و امواج انفجاری محسوب می‌شود. با توجه به نیاز روزافزون به کاهش وزن، افزایش جذب و اتلاف انرژی، و ارتقاء قابلیت‌های بازگشت‌پذیری ساختاری، این مقاله به معرفی یک طراحی مفهومی نوین برای نسل جدیدی از کلاه‌های ایمنی نظامی می‌پردازد. در این راستا، ساختارهای متامتریال با الگوهای سلولی مختلف لانه‌زنبوری طراحی شده‌اند تا به‌عنوان لایه داخلی کلاه ایمنی عمل کرده و عملکرد مکانیکی آن را بهینه‌سازی نمایند. رفتار ترمو-مکانیکی این ساختارها به‌صورت عددی و تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای تحلیل دقیق پاسخ فشاری لایه جاذب ضربه، مدل‌سازی اجزای محدود توسعه یافته و نمونه‌های اولیه با استفاده از چاپ سه‌بعدی و پلیمرهای حافظه‌دار PLA ساخته شده‌اند. نتایج آزمایش‌های ترمو-مکانیکی نشان‌دهنده همبستگی مطلوب بین داده‌های عددی و تجربی بوده و دقت مدل‌سازی را تأیید می‌کند. یافته‌ها حاکی از آن است که لایه داخلی پیشنهادی، علاوه بر جذب مؤثر انرژی ضربه، توانایی بازیابی کامل تغییر شکل‌های پلاستیک را با اعمال گرما دارد. همچنین، عملکرد مکانیکی این ساختار تحت بارگذاری‌های چرخه‌ای حفظ شده و پایداری عملکرد آن در شرایط عملیاتی نظامی تضمین می‌گردد. با توجه به خلأ موجود در ادبیات تخصصی در زمینه طراحی کلاه‌های ایمنی نظامی با ساختارهای هوشمند و چاپ‌شده، این پژوهش می‌تواند گامی مؤثر در توسعه نسل آینده تجهیزات محافظتی سبک، تطبیق‌پذیر و پایدار برای نیروهای مسلح باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 آبان 1405