导　　师： 王念峰

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 介电弹性体(Dielectric Elastomer,DE)具有柔软、变形大、能量密度高、响应速度快等优点,被认为是一种理想的人工肌肉材料,在软体机器人、航空航天等领域有重要的应用前景。为了提高介电弹性体驱动器(Dielectric Elastomer Actuators,DEAs)的寿命并提高驱动器的输出速度,本文基于介电弹性体提出了平动双稳态驱动器及旋转双稳态驱动器的设计方法及尺寸优化方法。第二章基于平衡热力学框架和非平衡热力学框架对介电弹性体纯剪切试验分别进行了数值仿真,分析了模型参数对介电弹性体驱动器的影响。针对介电弹性体圆形驱动器,对其分别施加三组恒电压载荷及四组三角波电压载荷,通过实验及数值仿真进一步分析了黏弹性驱动器性能的影响,验证了数值模型有效性。第三章基于链式梁约束模型对预压缩梁进行理论建模,通过分析预压缩梁的稳态跳转过程,设计了基于预压缩十字交叉梁和锥形介电弹性体驱动器的紧凑型介电弹性体平动双稳态驱动器。分别建立了锥形介电弹性体驱动器及预压缩十字交叉梁的理论模型,进行了有限元仿真并搭建了力-位移测试平台,对十字交叉梁的理论模型进行了实验验证;通过实验数据对锥形介电弹性体的模型参数进行了辨识。基于力平衡原理,对平动双稳态驱动器的工作原理进行了详细分析并提出了尺寸优化方法,通过制备驱动器原型进行了实验验证。第四章基于预压缩固接-铰接梁和锥形介电弹性体驱动器,提出了旋转双稳态驱动器。分别建立了锥形介电弹性体驱动器及预压缩固接-铰接梁的理论模型,进行了有限元仿真并搭建了力矩-偏转角测试平台,对预压缩梁的理论模型进行了实验验证;通过实验数据对旋转锥形介电弹性体驱动器模型参数进行了辨识。基于力矩平衡原理,对旋转双稳态驱动器的工作原理进行了详细分析�

关 键 词： 介电弹性体 电活性聚合物 双稳态驱动器

领　　域： []