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《介电弹性体力电耦合变形与能量转换行为研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、国内图书分类号：TB381学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文介电弹性体力电耦合变形与能量转换行为研究硕士研究生：罗晓健导师：刘彦菊教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB381U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringELECTROMECHANICALCOUPLINGDEFORMATIONANDENER
2、GYTRANSITIONBEHAVIOROFDIELECTRICELASTOMERCandidate：LuoXiaojianSupervisor：Prof.LiuYanjuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SolidMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInsti
3、tuteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着社会和科学的进一步发展，传统的硬质材料已经不能满足社会生产和日常生活的很多需要，与此同时，具有大变形的智能软材料体现出其巨大的优越性。其良好的生物亲和性、大变形、高弹性能密度、响应快、轻质、廉价、易加工制造等优点使得制备的柔性器件在机械、医疗、军工、航天等领域均具有巨大的应用前景。介电弹性体作为一种典型的智能软材料电致活性聚合，它能够在外加电场激励下产生大的变形和作用力，将电能转换为机械能，同时撤去电场，又能够利用弹性回复作用恢
4、复初始形状从而将机械能转换为电能储存，实现力电之间的相互转换。利用这一性质我们既可以设计制作驱动器实现电能-机械能转换，也可以设计制作能量收集器，传感器等来实现机械能到电能的转换。介电弹性体已经成为具备巨大应用潜力的仿生材料，是被称为“人工肌肉”的革命性材料。本文研究了介电弹性体的力电耦合变形与能量转换机理，从软材料力学的角度出发，阐述基于热力学框架与连续介质力学模型的介电弹性体理论。耦合了大变形与力电加载，描述介电弹性体非线性行为。推导了介电弹性体的本构关系，讨论了介电弹性体能量收集器的失效模式
5、，分别考虑两种材料模型：Mooney-Rivlin模型与Gent模型，综合考虑应变硬化、极化饱和、粘弹性耗散、机电相变等效应，给出了介电弹性体能量收集器的许用区域和所能转换的最大能量。这些成果对于建立一个更为优化的能量收集循环体系，设计介电弹性体能量收集器并运用于实际生产制造具有重大的实际指导意义。关键词：介电弹性体；能量收集器；极化饱和；相变-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththefurtherdevelopmentofsocietyandscience,thetrod
6、itionalhardmaterialscannolongermeettheneedsofsocialproductionanddailylife,while,atthesametime,theintelligentsoftmaterialwithlargedeformationshowsitshugeadvantagessuchasgoodbiocompatibility,largedeformation,highelasticenergydesity,quickresponse,lightwe
7、ight,cheap,easyforprocessingandmanufacturingetal,whichleadstheflexibledevicesmadebysoftmaterialspossessinghugeapplicationprospectinthefieldsofmechanics,medicaltreatment,militaryindustry,aerospaceandsoon.Asakindoftypicalintelligentsoftmaterial,theelect
8、roactivepolymerdielectricelastomercanproducelargedeformationandforceunderexternalelectricalfield,changingelectricalenergyintomechanicalenergy.Then,withouttheelectricalfield,itcanrecovertheoriginalshapeunderelasticrecoveryeffect,changingmechani
