【摘 要】
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在创伤弹道学领域,研究人体受到冲击载荷(子弹、钝器、爆炸冲击波等)时的致伤效应,一般采用与人体软组织相近的典型创伤弹道靶标材料来进行冲击受载,如动物的皮肤、脂肪和肌肉等软组织材料。研究创伤弹道靶标材料的动态力学特性,有助于更好地分析冲击载荷对人体的致伤机理。由于生物类软材料十分的柔软和湿滑,这给其动态力学性能的测试带来极大的困难,尤其是在动态拉伸测试方面。本文以实验为主,提出了一套基于直接拉伸式霍
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在创伤弹道学领域,研究人体受到冲击载荷(子弹、钝器、爆炸冲击波等)时的致伤效应,一般采用与人体软组织相近的典型创伤弹道靶标材料来进行冲击受载,如动物的皮肤、脂肪和肌肉等软组织材料。研究创伤弹道靶标材料的动态力学特性,有助于更好地分析冲击载荷对人体的致伤机理。由于生物类软材料十分的柔软和湿滑,这给其动态力学性能的测试带来极大的困难,尤其是在动态拉伸测试方面。本文以实验为主,提出了一套基于直接拉伸式霍普金森杆(SHTB)实验技术的生物类软材料动态力学性能的测试方法,并用该方法对猪胸部皮肤和猪后腿肌肉进行了动态拉伸测试,最终获得典型创伤弹道靶标材料的动态力学特性。本文首先研究了一种适用于生物软材料动态拉伸测试的SHTB实验装置,即使用空心铝杆作为透射杆,配合半导应变片技术实现对透射杆中微弱信号的测量;通过改进的管状夹具夹持试样,使试样的有效拉伸长度得以确定。然后开发了一款霍普金森杆实验数据处理软件,该软件采用交互式图形界面,可以方便快捷地完成数据处理任务。再用改进的SHTB实验装置对猪皮和肌肉进行了动态拉伸测试,并用开发的软件得到它们在高应变率下的应力应变曲线。实验结果表明,生物类软材料的应力应变曲线具有明显的非线性特征和应变率敏感性。最后用Ogden模型和一个Maxwell单元组成的粘超弹性本构模型对实验结果进行拟合,得出猪皮和肌肉的应变率相关本构模型。
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