萬能肌肉作動器的非線性響應(yīng)及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)受到外加電壓或電場的激勵時(shí)，形狀或體積發(fā)生改變的一類高分子聚合物被稱為電活性聚合物。電活性聚合物是一類在電場激勵下發(fā)生大變形的智能材料。它由柔軟的電介質(zhì)材料在上下表面覆蓋柔順電極所組成，其中電極由各種柔順的導(dǎo)電材料制成。電活性聚合物在受到電場的激勵時(shí)，形狀將發(fā)生改變，即會導(dǎo)致其厚度減小，面積增大。反之，當(dāng)經(jīng)歷變形時(shí)，其電學(xué)性質(zhì)也將相應(yīng)發(fā)生改變。所以電活性聚合物是一種具有較強(qiáng)力電耦合的非常有前景的新型材料。
　　 本文第二章介紹

2、了介電彈性這一類活性軟材料，綜述了學(xué)者Suo的介電彈性體的非線性場理論。
　　 本文的第三章介紹一些材料模型，并選用其中的三種材料模型Neo-Hookean模型、Mooney-Rivlin模型、Ogden模型對電活性聚合物薄膜作動器在力電激勵作用下的非線性軸對稱大變形進(jìn)行探討。分別推導(dǎo)得到了三種模型下受力電載荷作用產(chǎn)生面外軸對稱大變形時(shí)的控制方程，利用打靶法對控制方程進(jìn)行了數(shù)值求解，由計(jì)算結(jié)果可得到，圓環(huán)形薄膜的變形是非常不均勻

3、的，在臨近圓環(huán)內(nèi)邊界處的薄膜變形較大，而臨近圓環(huán)外邊界處的薄膜變形較小，引起了薄膜中的電場由內(nèi)邊界到外邊界單調(diào)遞減。如此不均勻的變形造成了薄膜內(nèi)大部分材料的利用率不高，導(dǎo)致了材料的浪費(fèi)。
　　 本文的第四章針對一款電活性聚合物薄膜萬能肌肉作動器的優(yōu)化設(shè)計(jì)展開研究，以a/A，b/B和b/a為此萬能肌肉作動器的設(shè)計(jì)參數(shù)，改變這些參數(shù)的值，通過考察不同的參數(shù)值來優(yōu)化作動器的性能。主要研究了不同初始預(yù)拉伸對薄膜厚度、拉伸變形、應(yīng)力及電場