弹道明胶力学性能测试

发布时间：2020-06-19 21:42

【摘要】：弹道明胶通常用作模拟人体受到弹丸毁伤时的替代物,但是缺少其材料参数和合适的本构模型,无法进行数值模拟。本文主要以试验为主,得到弹道明胶的材料参数,并建立了合适本构模型。首先用严格的试件制备方法制备出用于准静态和动态试验的弹道明胶试件。然后利用万能材料试验机对弹道明胶准静态压缩力学性能进行全面系统的测量,对10℃、20%的弹道明胶进行准静态拉伸试验。对不同材质加载杆与弹道明胶波阻抗的匹配性进行研究;对电阻应变片、半导体应变片和PVDF压电薄膜三种信号采集方法进行了对比分析;对不同材质(硬纸片、橡胶)和形状的整形器对入射波的整形效果进行了试验研究。结果表明,通过使用硬纸片作为整形器可以获得完美的入射加载波,并以铝杆和半导体应变片测试相结合的方法获得了弹道明胶应变率5800/s～13000/s下的动态力学特性数据。试验结果表明,弹道明胶在低应变率和高应变率的范围内有着明显的应变率效应。当应变为0.5时,七组应变率(0.001/s、0.01/s、0.1/s、5800/s、7900/s、10400/s 和 13000/s)下的应力从低到高依次为 48.53KPa、103.1KPa、182.0KPa、20723KPa、57443KPa、87265KPa和165590KPa。利用高速摄影机研究了长圆柱形弹道明胶试样中冲击波的传播特性。最后根据现有的超弹性本构模型对试验数据进行一一拟合,最终得到一种适用于准静态的含应变率的本构模型,两种适用于动态的含应变率的本构模型。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410
【图文】：

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明胶是从动物皮肤、结缔组织和骨骼中提取的一种胶原蛋白。明胶与水按一定的混合后，经特定的工艺即T制成用于轻武器终点效应试验的弹道明胶。国内外常用道明胶有两种，分别是质量分数为１０％使用温度４°Ｃ和质量分数为２０％使用温度°ｃ的弹道明胶。为研究质量分数和温度对明胶样品性能的影响，本文将质量分数％、２０％和３０％的明胶样品分别保存在４°Ｃ和１０°Ｃ两种温度下，并分别进行准静态性能测试。逡逑本文弹道明胶试样的制备工艺如下：①称取定量的明胶粉末，再加入相应常温使明胶粉溶解于水中，形成所需配比的明胶溶液，具体不同浓度溶液配比方案如．１。②将明胶溶液置于６０°Ｃ的恒温水浴炉中两小时，并每隔１５分钟搅拌一次，使明水中充分溶解。在水浴加热时用保鲜膜将盛放明胶溶液的容器口封住，每次搅拌前鲜膜上的水弹入容器中，避免因水分蒸发而造成明胶溶液浓度增大。③在模具上涂脱模剂，防止脱模时对试件损坏。④采用注射器将明胶溶液注入模具中，再放入箱中存放１０分钟，待其冷却凝固后取出，并用保鲜膜将试件包裹以避免水分蒸发试验准备工作就绪后再取出试件，并迅速进行试验，以减小试验环境温度对试件力能的影响。逡逑

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图２．２万能材料试验机逡逑７逡逑

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