自响应仿生靶标力学和钝击响应特性研究

摘要

为了实现对弹击防护装置钝击场非接触可视化传感，建立了自响应仿生靶标。以力致发光材料硫化锌铜（ZnS∶Cu）作为力敏感材料与硅橡胶复合制得自响应仿生皮肤，再与以热塑性弹性体聚合物（以下简称科腾聚合物）制备的仿生脂肪（以下简称科腾基仿生脂肪）共同构成自响应仿生靶标，对自响应仿生皮肤、科腾基仿生脂肪进行准静态力学试验，并与生物皮肤、生物脂肪的力学性能进行对比，最后进行自响应仿生靶标冲击特性研究。结果表明：在0.10 s^-1应变率下，设计合成的自响应仿生皮肤（ZnS∶Cu-5、ZnS∶Cu-10）的弹性模量与人体前臂皮肤弹性模量在低应变范围内分别相差5.33%、1.33%,科腾基仿生脂肪的弹性模量与生物脂肪（绵羊臀部脂肪）的弹性模量相近，偏差为5.53%,说明了“力致发光材料-硅橡胶-科腾聚合物”作为自响应仿生靶标的合理性；该靶标在冲击载荷下表现出明显的力光响应，力光强度与冲击波峰值线性相关；冲击气压为0.3 MPa时，自响应仿生靶标能够较准确测得钝击场冲击波初到峰压，相对误差为13.7%。自响应仿生靶标在实时可视化软组织受冲击波场中具有较大的潜力，可为弹道终点测试方法提供新思路。

关键词

弹性力学 / 自响应 / 靶标 / 相似性 / 力致发光