[发明专利]一种表征柔性材料防护低速冲击效果的直观方法

说明书

本发明涉及一种表征柔性材料防护低速冲击效果的直观方法，该方法包括以下步骤：使用冲击头对由柔性材料、载玻片和均质板依次叠置组成的试样进行低速冲击，并在低速冲击后移除柔性材料，载玻片和均质板上均发生可视损伤，根据出现的可视损伤形貌直观地表征柔性材料防护低速冲击效果。与现有技术相比，本发明通过载玻片和均质板的损伤形貌直观有效地表征出柔性材料的防护效果，可解决低速冲击下柔性材料的防护效果没有直观表征方法的难题。

技术领域

本发明属于防护冲击领域，尤其是涉及一种表征柔性材料防护低速冲击效果的直观方法。

背景技术

汽车撞击、高空坠物、运动摔伤或击打等速度不超过20m/s的外部低速冲击伤害是威胁人们生命安全与健康的常见问题。轻质柔性材料是防护该类损伤的有效方法，但与高速或中高速冲击相比，低速冲击作用在柔性材料上不会产生大面积破坏，可见性较低。因此，直接通过对柔性材料的损伤形貌进行观察来评价其防护效果难以实现。一般都是利用落锤冲击试验机对柔性材料的抗低速冲击性能进行研究，期望通过传感器采集并输出的数据指标来表征，显然无法直观地表征防护效果。有研究者在柔性材料后部增加填满胶泥的装置，对胶泥冲击坑进行三维形貌测量计算来表征和评价损伤情况，能较准确地获得直观的防护结果(马宇,雷振坤,白瑞祥,冯洋,秦福勇.剪切增稠液改性软织物的SHPB冲击测试研究.实验力学,2020,35(03):384–396.)，但对试验设备的要求很高，同时涉及复杂的计算过程，存在较大难度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种表征柔性材料防护低速冲击效果的直观方法。即在低速冲击下，既能直观有效地表现柔性材料的防护情况，又能通过图像数值化定量地分析防护程度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种表征柔性材料防护低速冲击效果的直观方法，该方法包括以下步骤：

使用冲击头对由柔性材料、载玻片和均质板依次叠置组成的试样进行低速冲击，并在低速冲击后移除柔性材料，载玻片和均质板上均发生可视损伤，根据出现的可视损伤形貌直观地表征柔性材料防护低速冲击效果。

优选地，所述的柔性材料、载玻片和均质板从上到下依次放置，所述的冲击头位于柔性材料的正上方，并对试样的柔性材料一面进行低速冲击。

优选地，将载玻片和均质板上的可视损伤的面积和损伤形貌通过图像处理软件转化为数值化评价指标，定量地表征柔性材料防护低速冲击效果。

优选地，所述的载玻片为标准件，型号为7101型、7102型、7103型、7104型、7105型、7105-1型、7106型、7107型、7107-1型、7108型、7109型、7110型和7111型中的一种，材质为浮法玻璃和石英玻璃中的一种。保证所述载玻片整体的质地均匀，具有极高的脆性。

优选地，所述的载玻片的尺寸根据柔性材料的尺寸以及测试的需求进行配置，但载玻片的表面必须容纳冲击头，表面积大于冲击头的截面积，用于保证在低速冲击后损伤范围具备扩大空间。

优选地，所述的均质板采用整体材质致密且均匀的材料，用于保证低速冲击前柔性材料和载玻片处于稳定状态，低速冲击过程中对冲击头不造成损坏，低速冲击结束后载玻片处于稳定状态。

优选地，所述的均质板为高脆性材料，包括木质材料、陶瓷或玻璃。保证受低速冲击时仅发生脆性损伤。

优选地，所述的均质板的尺寸根据冲击试验仪器遵循的测试标准进行配置，表面积大于柔性材料和载玻片，用于容纳柔性材料和载玻片。

优选地，所述的柔性材料尺寸可变化，表面积大于冲击头的截面积，并小于均质板的表面积，用于容纳所述的冲击头。