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管状弹簧介电薄膜作动器粘弹性变形研究

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【作者】 姚广利王振刚何天虎

【Author】 Yao Guangli;Wang Zhengang;He Tianhu;School of Science,Lanzhou University of Technology;

【机构】 兰州理工大学理学院

【摘要】 为了研究粘弹性对介电薄膜作动器力电性能的影响,建立了由介电薄膜、轻质弹簧和2个刚性圆盘组成的管状介电薄膜作动器的力学模型。在施加力电载荷后,作动器发生非均匀大变形。采用非平衡热力学推导得到了描述该模型大变形的控制方程,并利用弹簧-阻尼流变模型给出了动力学方程。采用打靶法和改进欧拉法对控制方程及动力学方程进行了数值求解。计算中分别考虑了不同的力电载荷对管状介电薄膜作动器粘弹性行为的影响效应。结果表明,管状介电薄膜作动器的力电性能与时间相关,不同的力电载荷对其力电性能有显著影响。当对介电薄膜施加小的轴力或者电压时,薄膜在经历一段松弛时间后达到新的平衡状态,但如果施加的轴力或者电压超过其阈值,介电薄膜将不会达到平衡,最终介电薄膜将处于失稳状态。所得结果可为理解此类管状介电薄膜作动器的粘弹性行为及其优化设计提供理论指导。

【关键词】 介电弹性体软物质作动器粘弹性打靶法
【基金】 国家自然科学基金项目(11372123)
【所属期刊栏目】 数理科学 (2019年06期)
  • 【DOI】10.16468/j.cnki.issn1004-0366.2019.06.001
  • 【分类号】TB383.2
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