Design of an anti concussion headgear
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ALPEREN VAROL
Danışman: Gökhan Osman Özgen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tezde; beyin sarsıntısı riskini azaltmak amacıyla ayarlı kütle sönümleyicisi eklenerek geliştirilmiş boks kaskı sonlu eleman modeli tasarlandı, geçerli bir insan kafası sonlu eleman modeli oluşturuldu ve kroşe yumruk için sonlu eleman simülasyonu modellendi. Kafa kısımları arasında yüzey yüzeye bağlı kontak tanımlandı. Kafa modelinin doğrulamasında mevcut deneysel veriler kullanıldı. Boyun modellemesi doğrusal ve burulma yayları ile modellendi. Kafa modeline 5% sönümleme Rayleigh sönüm modeli ile eklendi. Koruyucu kask, eldiven ve el modellendi. Ayarlı kütle sönümleyicisi frekansı, kafanın ilk doğal frekansı olan boyun etrafında burulma yönündeki moduna ayarlandı. Ayarlı kütle sönümleyicisinin frekansı belirlendikten sonra kütle ve sönümleme oranını belirlemek için taramalar gerçekleştirildi. Frekans davranış fonksiyonunun; burun kemiği bölgesinde, yatay yöndeki büyüklüğü ayarlı kütle sönümleyicisinin değişkenlerine bağlı olarak değiştiği gözlemlendi. Bölgedeki düşük tepkinin daha faydalı olduğuna karar verildi. Sönümsüz ve Rayleigh sönümlü kafa modelleri için ayarlı kütle sönümleyicisi değişkenleri belirlendi. Beyin sarsıntısına sebep olan yüksek gerilim ve gerinim kafanın hızlı hareketleri ile meydana geldiği görüldü. Beyin sarsıntısı için kroşe yumruk simülasyonları gerçekleştirildi. Sönümsüz ve Rayleigh sönümlü modeller için; kasksız model, standart kasklı model ve ayarlı kütle sönümleyicisi eklenmiş kasklı model analizleri yapıldı. Kafanın doğrusal ivmesi, açısal dönüşü, açısal hızı ve açısal ivmesi bu simülasyonlarda takip edildi. Sonuçlar için üç farklı şiddet indeksi hesaplandı; HIC, BrIC ve CM. Simülasyonlar neticesinde, kafanın ilk burkulma doğal frekansına ayarlanmış ayarlı kütle sönümleyicisi eklenmiş boks kaskının beyin sarsıntısı riskini azaltmakta yeterli fayda sağlamadığı görüldü.