基于振动冲击响应法的生物力学等效仿真软质材料的力学性能测试与分析

摘要

生物力学等效仿真软质材料力学性能的研究是研制动态仿真假人过程中的重要课题。针对软质材料硬度低、模量小和极易变形等特点,以纵向振动理论和共振原理为基础,提出了采用动态振动冲击响应试验法测试硅橡胶基软质材料的力学性能,搭建了软质材料力学性能的振动冲击测试平台,分析了对测试结果可能存在的影响因素。并对3组不同硬度的硅橡胶基圆柱形试件进行了测试,求得其固有频率和弹性模量。在试验的基础上,应用有限元软件对试件进行模态分析,提取出试件的1阶固有频率。将此参数与试验结果对比,两者误差很小,验证了所提方法的有效性和可行性。测试结果还表明软质圆柱形试件的固有频率与其长度成反比,与硬度成正比,这一结论对于软质圆柱形试件的动态分析研究有着重要的意义。