【摘要】：實現(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,對指導(dǎo)材料生產(chǎn)配方、工藝優(yōu)化有重要意義。同時,研究假人皮膚材料的力學(xué)性能對本構(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)性能和動態(tài)力學(xué)性能差異很大,動態(tài)力學(xué)性能直接關(guān)系到假人能否真實地反映人體在同等測試條件下的動態(tài)響應(yīng),故深入研究假人皮膚動態(tài)力學(xué)行為是實現(xiàn)汽車碰撞假人檢測與數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)。研究材料動態(tài)力學(xué)性能常用的實驗手段是霍普金森桿,該技術(shù)用于測試硬質(zhì)材料十分成熟,但在測試軟質(zhì)材料時存在透射信號弱、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)霍普金森桿平臺的基礎(chǔ)上發(fā)展了適用于測試假人皮膚材料的霍普金森桿測試平臺。實驗時使用鋁桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制桿達到阻抗匹配,獲取較強的透射信號,同時使用靈敏度較高的半導(dǎo)體應(yīng)變片檢測透射應(yīng)變信號。通過設(shè)計合理的試樣尺寸、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,實現(xiàn)應(yīng)力平衡。為了能獲取較好質(zhì)量的檢測信號,使用半導(dǎo)體應(yīng)變片代替定值電阻自制了橋盒,并介紹了細長型彈性桿應(yīng)變片的粘貼,動態(tài)應(yīng)變儀電橋的連接方式。對系統(tǒng)進行了靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定并分析了兩種方式的區(qū)別,使用二次多項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,對進口假人皮膚材料和國產(chǎn)假人皮膚材料分別進行了實驗。兩種材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線變化趨勢相近,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)變強化效應(yīng)逐漸增強,國產(chǎn)假人皮膚材料應(yīng)變強化效應(yīng)表現(xiàn)更明顯。隨后使用二階超彈性本構(gòu)模型Ogden和改進的粘彈性ZWT本構(gòu)模型對兩種材料進行了參數(shù)擬合,Ogden模型對加載初始的軟化部分不能擬合,改進的ZWT模型對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)行為的文獻較少，且多停留在靜態(tài)力學(xué)，動態(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驗產(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，以及新能源、智能化的行業(yè)發(fā)展趨勢，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，圖 1-1 展示了近年來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢[2]。

安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論據(jù)的真實性、準(zhǔn)確性很大程度上依賴實驗方法和假人設(shè)備及其傳感器。所以，一整套碰撞假人測試系統(tǒng)價格不菲。為解決實車碰撞成本高昂的突出問題，計算機技術(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物三維模型，通過劃分單元網(wǎng)格的方法，將整個模型離散化，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部位的隨時間的載荷情況。有限元分析需要向計算機輸入精確的材料力學(xué)參數(shù)，所以材料的本構(gòu)模型對整個計算起著決定性的影響，而本構(gòu)模型建立的關(guān)鍵在于材料的實驗。1.2 生物仿真假人介紹生物仿真假人是一個仿生設(shè)備，，依據(jù)人體組織設(shè)計制造，材料組織等效，外
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB391

【參考文獻】

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1 呼慧敏;李先學(xué);丁立;趙朝義;;汽車碰撞假人研究綜述[J];標(biāo)準(zhǔn)科學(xué);2015年07期

2 曹立波;華歆;張冠軍;張愷;;汽車碰撞試驗假人皮膚材料的參數(shù)研究[J];汽車安全與節(jié)能學(xué)報;2014年03期

3 劉戰(zhàn)偉;陳喜民;董杰;劉爽;謝惠民;;小型霍普金森桿多級電磁發(fā)射系統(tǒng)的優(yōu)化[J];實驗力學(xué);2015年01期

4 陳剛;尤琳;李研;崔仕博;陳旭;;大鼠皮膚的循環(huán)力學(xué)性能研究[J];天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版);2015年05期

5 方秦;洪建;張錦華;陳力;阮征;;混凝土類材料SHPB實驗若干問題探討[J];工程力學(xué);2014年05期

6 閆好奎;任建國;;電阻應(yīng)變片的工作原理[J];計量與測試技術(shù);2013年04期

7 楊友山;陳小偉;;脈沖整形器對SHPB波形的影響[J];西南科技大學(xué)學(xué)報;2013年01期

8 徐森林;劉學(xué)飛;孫攀;崔岢;;壓電傳感器前置放大電路分析[J];物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);2013年02期

9 倪敏;茍小平;王啟智;;霍普金森桿沖擊壓縮單裂紋圓孔板的巖石動態(tài)斷裂韌度試驗方法[J];工程力學(xué);2013年01期

10 蔡志華;蘭鳳崇;陳吉清;施磊;;汽車交通事故中頭部損傷評估模型的構(gòu)建與驗證[J];汽車工程;2012年09期

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1 方秦;洪建;張錦華;陳力;阮征;;混凝土類材料霍普金森壓桿實驗若干問題研究[A];第22屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅰ冊[C];2013年

2 姜錫權(quán);胡時勝;;霍普金森桿實驗技術(shù)發(fā)展綜述[A];Hopkinson桿實驗技術(shù)研討會會議論文集[C];2007年

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1 胡侃;車身碰撞安全的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2013年

2 王寶珍;肌肉類軟組織動態(tài)力學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

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1 方樂;關(guān)節(jié)軟骨的動態(tài)力學(xué)性能研究[D];浙江大學(xué);2017年

2 嚴(yán)永明;低溫環(huán)境下橡膠材料超彈性本構(gòu)模型探究[D];燕山大學(xué);2016年

3 陳冬強;考慮應(yīng)變率和溫度影響的道砟膠動力特性實驗研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 張龍輝;透明聚氨酯膠片動態(tài)力學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 靳曉慶;陶瓷材料在準(zhǔn)靜態(tài)和沖擊壓縮載荷作用下的動態(tài)碎裂過程[D];寧波大學(xué);2014年

6 呂雪瑩;豬膝關(guān)節(jié)軟骨的動態(tài)力學(xué)性能測試[D];浙江大學(xué);2014年

7 華歆;汽車碰撞試驗假人仿生材料特性研究[D];湖南大學(xué);2014年

8 張兆峰;復(fù)合環(huán)氧泡沫塑料力學(xué)性能研究[D];上海交通大學(xué);2013年

9 許芳;生物復(fù)合材料的非線性超彈性有限元分析[D];北京工業(yè)大學(xué);2006年

10 張智峰;Hopkinson壓桿測試技術(shù)探討[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

本文編號：2709397