兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (11): 4071-4080.doi: 10.12382/bgxb.2023.0818
徐浩然1, 温垚珂1,*(), 董方栋2,3, 覃彬2,3, 沈鲁豫1
收稿日期:
2023-08-29
上线日期:
2023-12-17
通讯作者:
基金资助:
XU Haoran1, WEN Yaoke1,*(), DONG Fangdong2,3, QIN Bin2,3, SHEN Luyu1
Received:
2023-08-29
Online:
2023-12-17
摘要:
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(Styrene Ethylene Butylene Styrene,SEBS)嵌段共聚物与白油混合制成的凝胶拥有与弹道明胶类似的性质,且相比于弹道明胶,具有良好的温度稳定性、优异的透明度和耐老化性能。为了研究SEBS凝胶替代弹道明胶进行创伤弹道试验的可行性,对其力学特性进行全面测量。采用万能材料试验机和改进的霍普金森压杆对4种质量分数(15%、20%、25%和30%)SEBS凝胶进行准静态和动态力学特性的测试,研究共聚物含量对凝胶力学性能的影响,并与10%和20%弹道明胶力学性能进行对比,以确定与弹道明胶力学性能最为接近的质量分数。采用5.8mm步枪弹直接侵彻3种质量分数(15%、20%和25%)SEBS凝胶,通过高速摄影机拍摄弹丸运动姿态和靶标内瞬时空腔演化过程,并与侵彻10%质量分数弹道明胶试验结果进行对比。试验结果表明:准静态压缩下10%弹道明胶的应力-应变曲线介于15%和20%SEBS凝胶之间,20%弹道明胶的应力-应变曲线介于20%和25%SEBS凝胶之间,高应变率下20%和30%SEBS凝胶力学特性分别与10%和20%弹道明胶接近;15%SEBS凝胶的最大空腔直径与10%弹道明胶最为接近,但空腔的膨胀和收缩速度高于弹道明胶;所得研究成果可为SEBS凝胶替代弹道明胶作为新的软组织替代物提供数据支撑。
中图分类号:
徐浩然, 温垚珂, 董方栋, 覃彬, 沈鲁豫. SEBS凝胶的创伤弹道特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(11): 4071-4080.
XU Haoran, WEN Yaoke, DONG Fangdong, QIN Bin, SHEN Luyu. Traumatic Ballistic Properties of SEBS Gel[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(11): 4071-4080.
质量分数/% | 15 | 20 | 25 | 30 |
---|---|---|---|---|
弹性模量/kPa | 51.89 | 99.82 | 152.439 | 224.66 |
表1 4种质量分数SEBS凝胶的弹性模量
Table 1 The elastic modulus of four mass fractions of SEBS gel
质量分数/% | 15 | 20 | 25 | 30 |
---|---|---|---|---|
弹性模量/kPa | 51.89 | 99.82 | 152.439 | 224.66 |
组织 | 心脏 | 肝脏 | 胃 | 肠 |
---|---|---|---|---|
弹性模量/kPa | 78.87 | 119.67 | 177.67 | 261.96 |
表2 部分内脏器官的弹性模量
Table 2 The elastic modulus of some internal organs
组织 | 心脏 | 肝脏 | 胃 | 肠 |
---|---|---|---|---|
弹性模量/kPa | 78.87 | 119.67 | 177.67 | 261.96 |
图9 应变速率范围在2800~5500s-1时4种质量分数的SEBS凝胶与2种质量分数弹道明胶的工程应力-应变曲线
Fig.9 Engineering stress-strain curves of SEBS gel with four mass fractions and ballistic gelatin with two mass fractions obtained at the strain rate ranged from 2800 to 5500s-1
靶标 | 15% SEBS | 20% SEBS | 25% SEBS | 10%明胶 |
---|---|---|---|---|
速度/(m·s-1) | 884 | 880 | 882 | 864 |
表3 枪弹入靶速度
Table 3 Speeds of bullet penetrating into the targets
靶标 | 15% SEBS | 20% SEBS | 25% SEBS | 10%明胶 |
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速度/(m·s-1) | 884 | 880 | 882 | 864 |
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