新华全媒+丨当滑雪头盔遇上航天“黑科技”

 2022-01-14 11:23:34    6  

新华社大连1月14日电(记者蔡拥军、张博群)如何让滑雪头盔既轻便又具有更高的防护性能?为了攻克这一难题,大连理工大学科研团队将航天薄壁结构设计“黑科技”应用到头盔研发中,成功推出一款科技含量和颜值都在线的高性能滑雪头盔,助力我国体育健儿训练备战。

白色的外壳上配有蓝色的山水波纹图案,这款头盔掂量起来与市面上销售的滑雪头盔重量差不多,但其外壳硬、内壳软,防护性能出众,能够有效减少运动员的头部损伤。

大连理工大学运载工程与力学学部教授郝鹏说:“科研团队运用了曲线加筋变刚度的结构设计,改善了头盔受到冲击载荷以后的传力路径,其抗冲击效率更高,对运动员形成更好的保护。”

这项“黑科技”源于大连理工大学“结构强度与轻量化设计”国防科技创新团队十余年的技术积累。

郝鹏说,头盔需要在高度异形的曲面上加筋,每一簇曲筋涉及几百个设计变量。为此,科研团队在变量凝聚、图像驱动的智能设计算法等层面进行了攻关,保证了寻优效能。

在头盔的材料方面,科研团队选用了碳纤维、玻璃纤维、弹性体三种成分合成的新材料,在保持冲击韧度不变的情况下,头盔的刚度提高了4倍,拉伸强度提高了3倍。

“在短短一个月内,我们进行了6轮材料改性与测试。”大连理工大学运载工程与力学学部副教授李桐说,科研团队想用碳纤维提高抗冲击性能,但第一次做出来的头盔却像纸皮核桃一样,用手使劲一捏就碎,“碳纤维虽然大幅度提高了材料的硬度和强度,但也降低了韧度。”

为此,科研团队不断调整头盔材料的成分和比例。“经过多轮的测试,终于实现了头盔材料硬度和韧度的平衡。”李桐说。

大连理工大学科研团队研发的高性能滑雪头盔。(受访者供图)

此外,为了提高运动员佩戴的舒适度,科研团队搜集了多位我国滑雪运动员的头围数据,开展定制化设计。目前,这款高性能头盔已经投入到自由式滑雪空中技巧项目专业队的训练中。该项目教练李科说:“这款头盔降低了运动员在摔倒碰撞后发生脑震荡的风险,尤其保障了‘旱雪’训练的安全。”

当滑雪头盔遇上航天“黑科技”,两者碰撞产生了火花。“这次的攻关经历给科研团队带来了一些新启示,未来我们也希望碰撞出新的火花。”郝鹏说。

来源: 新华社

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