基于粘弹理论对纺织材料低速冲击下隔冲性能的研究

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  在现代社会中,由≦25m/s低速冲击引起的伤害有明显增多的趋势。在工程领域中,采用粘弹性材料被认为是隔断冲击的一种实用、有效的方法。本课题重点探讨作为防护结构缓冲层材料的经编间隔织物粘弹性与低速冲击隔冲性能的关系,并基于此对低速冲击防护结构提出改进设想,这一研究对指导低速冲击防护结构的构建具有重要意义。   论文基于粘弹性理论,设计并搭建了简易的纯弹性和纯粘性实物模型,通过低速冲击实验探究粘性与弹性分别如何对耗能隔冲起作用。论文采用YG026D多功能电子织物强力机测定经编间隔织物的弹性性能,以压缩弹性模量表征弹性;应用缓冲材料振动传递特性的试验方法自行搭建了缓冲材料粘性测定装置,以阻尼比表征粘性,先后测试了多种经编间隔织物的粘性和弹性;继而在自主研发的低速冲击仪上测试了相关缓冲材料的低速冲击性能,分析了缓冲材料的粘弹性对低速冲击隔冲性能的影响;文章最后对纯玻璃纤维增强层合面板与自制阻尼夹芯面板进行抗冲击性能比较实验,进而将经编间隔织物作为缓冲层与夹芯面板组合进行冲击,针对不同粘弹性材料组合结构的冲击试验结果分析,提出了进一步提高隔冲效果的抗低速冲击防护结构改进方向。   通过对纯弹性和纯粘性实物模型的低速冲击实验分析发现,材料的弹性越大,其受冲击时的作用时间越长,剩余冲击载荷越小;材料的粘性越大,冲击作用时间越短,剩余冲击载荷越大。论文通过对经编间隔织物弹性和粘性大小的表征,初步剖析了粘弹性与低速冲击隔冲的关系,得出经编间隔织物的粘性因素和弹性因素对隔冲的作用是相互影响与制约的;针对低速冲击防护材料,首次提出要综合考量其粘弹比(阻尼比与弹性模量的比值)的概念。经比较纯玻璃纤维层合面板与阻尼夹芯面板的低速冲击实验结果,显示添加阻尼层可以使防护结构整体在其厚度增加很小的情况下隔冲性能有明显改善;经编间隔织物与面板组合结构实验结果表明,有粘弹织物作为缓冲层能有效地提高结构的隔冲能力。在本课题研究范围内,经比较发现粘弹比为4.08的经编间隔织物与粗纺毛织物夹芯面板组合结构的隔冲性能最好。
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