خصائص التأثير الديناميكي لمواد الوسادة الهوائية وطريقة تصميم وسادة الوسادة المعتمدة على منحنى C − σm

لتقليل الأضرار الناجمة عن الاصطدام للإمدادات التي يتم إسقاطها جواً أثناء الهبوط، تقترح هذه الدراسة طريقة تصميم وسادة مبنية على منحنى C − σm (معامل الوسادة – أقصى إجهاد)، بهدف تحقيق توازن بين كفاءة امتصاص الطاقة ومتطلبات خفة الوزن. تم إنشاء نموذج لمحاكاة تأثير إسقاط جوي متوسط الحجم والتحقق من صحته من خلال اختبارات تأثير الإسقاط، وتم إجراء تحليلات ديناميكية منهجية على ثلاث مواد وسادة تمثيلية: اللوح الورقي السداسي، ورغوة البولي يوريثان، ورغوة الألمنيوم. تتم مقارنة منحنيات الخصائص الوسادية لهذه المواد، مما يكشف أن الثلاثة جميعها تظهر منحنى مقعر C − σm (ينخفض أولاً ثم يرتفع) مع نطاقات إجهاد مثالية متميزة لتطبيقات الوسادة الهوائية: رغوة الألمنيوم للإجهاد العالي (≥500 kPa)، ورغوة البولي يوريثان للإجهاد المتوسط (350–450 kPa)، واللوح الورقي السداسي للإجهاد المنخفض (≤200 kPa). يتناقص قدرة امتصاص الطاقة مع عتبة الإجهاد المثلى، بينما يرتبط سمك الوسادة إيجابياً بنطاق الأحمال الهوائية. في مرحلة الإجهاد المنخفض، يظهر أقصى إجهاد اعتماداً وظيفياً قوياً على كثافة الطاقة، مما يجعل تأثيرات السمك غير ملحوظة في امتصاص الطاقة. تحت قيود هشاشة المادة، يمكن للطريقة الرسومية المعتمدة على منحنى C − σm أن تحدد بدقة السمك الأمثل للوسادة ومسطح التحميل. في الحالة التصميمية 3، أدى تحسين مسطح التحميل إلى تقليل السمك المطلوب للوسادة من 100.5 سم إلى 25.0 سم، مما يقلل بشكل كبير من حجم الوسادة. توفر النتائج رؤى موثوقة على مستوى المادة ودعماً نظرياً لتصميم حماية التأثير في الحمولة الجوية، مع توجيه واضح لاختيار المواد الوسادية بناءً على استجابتها الميكانيكية الجوهرية.