假人皮肤材料动态力学性能及本构模型研究
发布时间：2021-01-22 03:56
假人皮肤材料常被用于替代真人皮肤服役于许多复杂环境,在这些服役过程中,不可避免会承受动态冲击载荷的作用,为使假人皮肤材料在受动态冲击载荷时能真实反映真人皮肤在同等受试条件下的力学响应,必须了解假人皮肤的动态力学性能,并建立精确的本构模型。本文首先对假人皮肤材料进行了准静态加载下的试验研究,包括低应变率的单轴压缩试验、压缩松弛试验及压缩蠕变试验。试验结果表明,假人皮肤材料具有明显的超弹性和粘弹性特性,且具有一定的应变率敏感性。依据假人皮肤材料准静态加载下的力学特性,考察了常用超弹性模型和粘弹性模型对假人皮肤材料力学行为的表征效果,发现这些常用的超弹性模型和粘弹性模型能够较好地描述假人皮肤材料的力学行为,但各应变率下的模型参数各不相同,使得模型不具有一般性。为此,本文发展了修正形式的ZWT模型及率相关的粘-超弹性模型,通过与试验结果对比发现,两种模型都能够较好地实现对假人皮肤材料低应变率下力学行为的描述。针对假人皮肤材料的力学特性,基于霍普金森压杆（SHPB）试验原理,建立了一套适合测试其动态力学行为的SHPB试验平台。试验获得了应变率为1510s-1、2260 s<...
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 假人皮肤材料的试验研究现状
1.2.1 假人皮肤材料的准静态试验研究
1.2.2 假人皮肤材料的动态试验研究
1.3 假人皮肤材料本构模型研究现状
1.3.1 静态本构模型
1.3.2 动态本构模型
1.4 本文主要研究内容
第二章 假人皮肤材料准静态力学行为研究
2.1 试件制备
2.2 假人皮肤材料准静态压缩试验
2.2.1 假人皮肤材料低应变率单轴压缩试验
2.2.2 假人皮肤材料的压缩松弛试验
2.2.3 假人皮肤材料的压缩蠕变试验
2.3 假人皮肤材料准静态下力学行为表征
2.3.1 假人皮肤材料超弹性力学行为表征
2.3.2 假人皮肤材料粘弹性力学行为表征
2.3.3 假人皮肤材料粘-超弹性力学行为的综合表征
2.4 本章小结
第三章 假人皮肤材料动态力学行为的测试
3.1 SHPB实验系统
3.1.1 一维弹性波理论
3.1.2 SHPB实验装置及原理
3.2 软质材料测试难点及SHPB实验装置改进
3.2.1 试件的尺寸及润滑
3.2.2 微弱的透射信号
3.2.3 恒应变率加载
3.3 假人皮肤材料的动态压缩试验
3.3.1 试验过程
3.3.2 试验结果与讨论
3.4 本章小结
第四章 假人皮肤材料动态本构模型研究
4.1 ZWT非线性粘弹性模型
4.2 粘-超弹性模型
4.2.1 超弹性模型
4.2.2 粘弹性模型
4.2.3 粘-超弹性模型
4.3 本章小结
第五章 总结展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车碰撞假人皮肤的制备及其力学性能测试[J]. 王文权,李文茉,梁平,徐义博,徐涛. 吉林大学学报(工学版). 2019(01)
[2]猪肝动态力学性能及本构模型研究[J]. 王宝珍,胡时胜. 力学学报. 2017(06)
[3]高密度聚乙烯单轴拉伸力学性能及本构关系研究[J]. 马赛尔,许进升,童心,周长省,李昊. 中国塑料. 2016(04)
[4]基于软材料的SHPB波形整形技术[J]. 陈刚,张青平,黄西成. 中国科学:技术科学. 2016(04)
[5]基于有限元的假人头部和颈部标定实验[J]. 陈震宇,范荣妹. 机械工程师. 2016(02)
[6]汽车侧面和斜碰撞中人体胸部损伤响应数值分析[J]. 王方,杨济匡,李桂兵,周水庭,韩勇,李凡. 力学学报. 2016(01)
[7]压缩载荷作用下皮肤的生物力学特性[J]. 王志超,赵恒义,杨黎明. 宁波大学学报(理工版). 2015(04)
[8]橡胶隔振器冲击特性的试验研究[J]. 李海涛,李佳,贺华,丁炜. 噪声与振动控制. 2015(01)
[9]Hopkinson压杆技术在中国的发展回顾[J]. 胡时胜,王礼立,宋力,张磊. 爆炸与冲击. 2014(06)
[10]大鼠皮肤的循环力学性能研究[J]. 陈刚,尤琳,李研,崔仕博,陈旭. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(05)
博士论文
[1]肌肉类软组织动态力学性能研究[D]. 王宝珍.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]猪膝关节软骨的动态力学性能测试[D]. 吕雪莹.浙江大学 2014
[2]Hopkinson压杆测试技术探讨[D]. 张智峰.哈尔滨工程大学 2005
[3]生物仿真材料力学性能测试系统的研究与开发[D]. 梁正协.四川大学 2004
[4]分离式霍普金森压杆实验技术的改进和应用[D]. 赵习金.中国人民解放军国防科学技术大学 2003
本文编号：2992503
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 假人皮肤材料的试验研究现状
1.2.1 假人皮肤材料的准静态试验研究
1.2.2 假人皮肤材料的动态试验研究
1.3 假人皮肤材料本构模型研究现状
1.3.1 静态本构模型
1.3.2 动态本构模型
1.4 本文主要研究内容
第二章 假人皮肤材料准静态力学行为研究
2.1 试件制备
2.2 假人皮肤材料准静态压缩试验
2.2.1 假人皮肤材料低应变率单轴压缩试验
2.2.2 假人皮肤材料的压缩松弛试验
2.2.3 假人皮肤材料的压缩蠕变试验
2.3 假人皮肤材料准静态下力学行为表征
2.3.1 假人皮肤材料超弹性力学行为表征
2.3.2 假人皮肤材料粘弹性力学行为表征
2.3.3 假人皮肤材料粘-超弹性力学行为的综合表征
2.4 本章小结
第三章 假人皮肤材料动态力学行为的测试
3.1 SHPB实验系统
3.1.1 一维弹性波理论
3.1.2 SHPB实验装置及原理
3.2 软质材料测试难点及SHPB实验装置改进
3.2.1 试件的尺寸及润滑
3.2.2 微弱的透射信号
3.2.3 恒应变率加载
3.3 假人皮肤材料的动态压缩试验
3.3.1 试验过程
3.3.2 试验结果与讨论
3.4 本章小结
第四章 假人皮肤材料动态本构模型研究
4.1 ZWT非线性粘弹性模型
4.2 粘-超弹性模型
4.2.1 超弹性模型
4.2.2 粘弹性模型
4.2.3 粘-超弹性模型
4.3 本章小结
第五章 总结展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车碰撞假人皮肤的制备及其力学性能测试[J]. 王文权,李文茉,梁平,徐义博,徐涛. 吉林大学学报(工学版). 2019(01)
[2]猪肝动态力学性能及本构模型研究[J]. 王宝珍,胡时胜. 力学学报. 2017(06)
[3]高密度聚乙烯单轴拉伸力学性能及本构关系研究[J]. 马赛尔,许进升,童心,周长省,李昊. 中国塑料. 2016(04)
[4]基于软材料的SHPB波形整形技术[J]. 陈刚,张青平,黄西成. 中国科学:技术科学. 2016(04)
[5]基于有限元的假人头部和颈部标定实验[J]. 陈震宇,范荣妹. 机械工程师. 2016(02)
[6]汽车侧面和斜碰撞中人体胸部损伤响应数值分析[J]. 王方,杨济匡,李桂兵,周水庭,韩勇,李凡. 力学学报. 2016(01)
[7]压缩载荷作用下皮肤的生物力学特性[J]. 王志超,赵恒义,杨黎明. 宁波大学学报(理工版). 2015(04)
[8]橡胶隔振器冲击特性的试验研究[J]. 李海涛,李佳,贺华,丁炜. 噪声与振动控制. 2015(01)
[9]Hopkinson压杆技术在中国的发展回顾[J]. 胡时胜,王礼立,宋力,张磊. 爆炸与冲击. 2014(06)
[10]大鼠皮肤的循环力学性能研究[J]. 陈刚,尤琳,李研,崔仕博,陈旭. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(05)
博士论文
[1]肌肉类软组织动态力学性能研究[D]. 王宝珍.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]猪膝关节软骨的动态力学性能测试[D]. 吕雪莹.浙江大学 2014
[2]Hopkinson压杆测试技术探讨[D]. 张智峰.哈尔滨工程大学 2005
[3]生物仿真材料力学性能测试系统的研究与开发[D]. 梁正协.四川大学 2004
[4]分离式霍普金森压杆实验技术的改进和应用[D]. 赵习金.中国人民解放军国防科学技术大学 2003
本文编号：2992503
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