Applied Mathematics and Mechanics 介电弹性体双稳态驱动器跳转路径的精准预测
发布时间：2022-06-02
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- 2022-06-02
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- Applied Mathematics and Mechanics 介电弹性体双稳态驱动器跳转路径的精准预测
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介电弹性体驱动器（DEA）具有电压和机械双重应变响应，实验中发现在某个特定机电载荷下，DEA会发生双稳态跳转行为，即从一个稳定构型跳至另一个构型。这种双稳态特性为其在机器人运动，开关响应和逻辑计算中提供了新的契机。
然而由于双稳态跳转中存在负刚度区间（应力减小，应变增大），而现有的DEA计算软件中确实关于负刚度的分析功能，因此对于双稳态跳转的路径和受力载荷无法进行精准的实时预测，导致跳转中发生击穿，撕裂等意外情况，限制了其推广应用。
针对这一问题，本研究提出一种新的计算方法，通过采用Gent-Gent模型建立本构关系，表征产生双稳态的应变刚化机理；通过张量形式编写了有限元计算子程序。首先验证了平面DEA的应变刚化特征，然后计算了双稳态球壳DEA和圆柱壳DEA的稳态跳转过程，结果与实验一致；最后推广至两个双稳态DEA的联动结构，计算了双稳态产生的结构构型，以及变构型下的跳转路径和方法，与实验结果吻合。
上述研究工作为双稳态DEA的设计、开发和驱控策略的建立提供了理论指导。
上述工作近日发表于Applied Mathematics and Mechanics（中科院一区），其中的FEM分析得到了南方科技大学洪伟教授的细心指教，再次表示真心的感谢！
论文题目：Snap-through path in a bistable dielectric elastomer actuator
在线链接：https://doi.org/10.1007/s10483-022-2888-6