【摘要】：實(shí)現(xiàn)自主研制汽車碰撞假人,其外部皮膚材料至關(guān)重要。假人皮膚材料是一種仿人體皮膚組織的仿生材料,研究假人皮膚材料的力學(xué)性能,對(duì)指導(dǎo)材料生產(chǎn)配方、工藝優(yōu)化有重要意義。同時(shí),研究假人皮膚材料的力學(xué)性能對(duì)本構(gòu)模型建立、有限元分析中材料的參數(shù)設(shè)置提供基礎(chǔ)可靠的數(shù)據(jù)。由于假人皮膚材料具有應(yīng)變率相關(guān)的力學(xué)特性,靜態(tài)力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能差異很大,動(dòng)態(tài)力學(xué)性能直接關(guān)系到假人能否真實(shí)地反映人體在同等測(cè)試條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng),故深入研究假人皮膚動(dòng)態(tài)力學(xué)行為是實(shí)現(xiàn)汽車碰撞假人檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)。研究材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能常用的實(shí)驗(yàn)手段是霍普金森桿,該技術(shù)用于測(cè)試硬質(zhì)材料十分成熟,但在測(cè)試軟質(zhì)材料時(shí)存在透射信號(hào)弱、橫向慣性效應(yīng)、縱向慣性效應(yīng)、摩擦效應(yīng)、端面受力不平衡、無法實(shí)現(xiàn)常應(yīng)變率加載等問題,本文在傳統(tǒng)霍普金森桿平臺(tái)的基礎(chǔ)上發(fā)展了適用于測(cè)試假人皮膚材料的霍普金森桿測(cè)試平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)時(shí)使用鋁桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制桿達(dá)到阻抗匹配,獲取較強(qiáng)的透射信號(hào),同時(shí)使用靈敏度較高的半導(dǎo)體應(yīng)變片檢測(cè)透射應(yīng)變信號(hào)。通過設(shè)計(jì)合理的試樣尺寸、增加潤滑和使用焊錫絲整形器等方式減小摩擦效應(yīng)和慣性效應(yīng)的影響,實(shí)現(xiàn)應(yīng)力平衡。為了能獲取較好質(zhì)量的檢測(cè)信號(hào),使用半導(dǎo)體應(yīng)變片代替定值電阻自制了橋盒,并介紹了細(xì)長型彈性桿應(yīng)變片的粘貼,動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀電橋的連接方式。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定并分析了兩種方式的區(qū)別,使用二次多項(xiàng)式擬合了線性度不高的半導(dǎo)體應(yīng)變片靈敏度系數(shù)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)進(jìn)口假人皮膚材料和國產(chǎn)假人皮膚材料分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。兩種材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線變化趨勢(shì)相近,具有高度非線性的特征。兩種材料在5000s-1應(yīng)變率以下,性能接近,軟化效應(yīng)和應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)比較平緩。隨著應(yīng)變率的增大,兩種材料的軟化效應(yīng)和應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)逐漸增強(qiáng),國產(chǎn)假人皮膚材料應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)表現(xiàn)更明顯。隨后使用二階超彈性本構(gòu)模型Ogden和改進(jìn)的粘彈性ZWT本構(gòu)模型對(duì)兩種材料進(jìn)行了參數(shù)擬合,Ogden模型對(duì)加載初始的軟化部分不能擬合,改進(jìn)的ZWT模型對(duì)兩種材料的擬合度更高。
【圖文】：

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論膚材料的基礎(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。目前，專門研究假人皮膚的力學(xué)行為的文獻(xiàn)較少，且多停留在靜態(tài)力學(xué)，動(dòng)態(tài)力學(xué)鮮有涉及，而用于汽車碰撞假人卻需要假人皮膚材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)數(shù)據(jù)。1.1.2 假人與汽車安全汽車碰撞假人是伴隨汽車安全背景下的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物，汽車自誕生以來，給人類的出行帶來了極大方便，汽車行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了輝煌、衰敗、穩(wěn)定的過程。伴隨著我國城鎮(zhèn)化過程推進(jìn)，以及新能源、智能化的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，汽車行業(yè)在我國將迎來發(fā)展高峰，居民汽車保有量成上升趨勢(shì)，圖 1-1 展示了近年來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[2]。

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性很大程度上依賴實(shí)驗(yàn)方法和假人設(shè)備及其傳感器。所以，一整套碰撞假人測(cè)試系統(tǒng)價(jià)格不菲。為解決實(shí)車碰撞成本高昂的突出問題，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展出來的有限元分析法得到廣泛應(yīng)用，有限元分析先是建立實(shí)物三維模型，通過劃分單元網(wǎng)格的方法，將整個(gè)模型離散化，求解之后將結(jié)果封裝組合，這種方法求解系統(tǒng)越來越完善，精度也越來高，且能夠反映出模型中每個(gè)部位的隨時(shí)間的載荷情況。有限元分析需要向計(jì)算機(jī)輸入精確的材料力學(xué)參數(shù)，所以材料的本構(gòu)模型對(duì)整個(gè)計(jì)算起著決定性的影響，而本構(gòu)模型建立的關(guān)鍵在于材料的實(shí)驗(yàn)。1.2 生物仿真假人介紹生物仿真假人是一個(gè)仿生設(shè)備，，依據(jù)人體組織設(shè)計(jì)制造，材料組織等效，外
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB391

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2709397