陈　娟,　刘　焜

(合肥工业大学 机械与汽车工程学院,安徽 合肥　230009)



电场活化聚合物变形特性有限元分析

陈娟,刘焜

(合肥工业大学 机械与汽车工程学院,安徽 合肥230009)

电场活化聚合物(dielectric elastomer,DE)是一种高分子聚合物薄膜材料,该材料在电场力作用下会产生超弹性变形,且具有非线性特性。文章应用ANSYS有限元仿真分析方法,选取最适用的Ogden模型材料参数作为模型参数,通过对模型其他参数和边界的设定,构建出DE变形机理有限元模型;通过仿真实验对比分析了材料变形特性规律及影响因素,即驱动电压的变化、预拉伸的大小以及电极材料等因素影响着DE应变的响应。有限元仿真分析方法为DE变形机理特性研究提供了一种可行的创新方法。

电场活化聚合物;ANSYS软件;变形特性;Ogden模型

0　引　　言

电场活化聚合物(dielectric elastomer,DE)是基于Maxwell效应下的一种新型功能材料[1],具有很好的柔顺性和仿生性能,可以产生380%的应变[2-4]。DE没有抗弯、抗压能力,完全依靠外部施加的预拉力保持其形状[5]。这种材料承受载荷时具有明显的非线性。

为了深入研究DE的变形机理,国内外学者相继开展了一些研究。文献[3]研究结果显示,对DE进行300%双轴预拉伸,电致驱动变形可达到100%;文献[6]说明了预拉伸后的DE将产生更大的电致驱动变形,综合考虑预拉伸等因素的影响,提出了DE产生超大变形的机理;文献[7]提出DE的不同模型,研究出当材料产生失效时驱动模式过渡过程中有助于产生更大的电致变形理论。然而针对非线性大变形材料,只从实验中得出结果是不全面的。……