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单轴拉伸力数字简析

介电弹性体是一种具有大变形非线性粘超弹特性的薄膜材料。当外力卸载后恢复到初始形状,这体现了介电弹性体超弹性的表现。应变保持恒定时,介电弹性体膜内应力随时间逐渐减小,最终稳定后发生应力松弛现象。介电弹性体粘弹性的表现是指,当保持材料内应力不变,介电弹性体应变随时间增大,最终稳定并发生蠕变现象。由于介电弹性体薄膜材料具备大变形的特性,直接描述应力应变关系的模型不适合用来描述其本构关系。www.qg999.com,钱柜娱乐,钱柜娱乐999针对橡胶材料和类橡胶高聚材料,因为它的变形显著,所以把它当成弹性材料来分析。在研究橡胶材料时,一般规定它是一种各向同性且不可压缩的材料。

 

介电弹性体发电机模型,假设其拉伸过程中保持体积恒定。在介电弹性体发电机上沿X轴方向施加力,改变介电弹性体发电机中的高分子链排列为沿X轴方向,从而拉伸介电弹性体发电机模型。转换的电能等于介电弹性体发电机两端电压V与拉伸量x对时间的导数的积在一定时间内的积分。因此外界机械能对介电弹性体发电机做功,在拉伸量相同的情况下,提高介电弹性体发电机两端电压V的值,从而提|高电能转换量,继而提高机电转换效率。

 

不同程度的单轴方向拉伸对材料其他方向应力几乎没有影响,但是对有预拉伸方向材料应力影响特别大。预拉伸拉力越大,则拉伸方向的硬度越大。换句话说,在偏置电压相同的情况下,预拉伸大小不同,介电弹性体发电机发电量有所不同。这意味着发电量大小与预拉伸程度有关预拉伸指的是,在外加电场之前,预先拉伸介电弹性体,发生形变的过程。大量实验证明,预拉伸可以显著提高介电弹性体的能量转换性能。

 

预拉伸能防止介电弹性体发生褶皱。皱纹是一个局部不稳定现象,一般指薄膜平面压缩超过边界条件时,发生的过度扩张现象。预拉伸可是使弹性体薄膜材料处于拉紧的状态,压缩可以使拉紧状态的薄膜松弛。换句话说,预拉伸起到缓冲作用,可以起到吸收不需要的压缩,避免发生褶皱。预拉伸能防止材料击穿失效。在先前的研究显示,预拉伸可以避免外部偏置电压高于材料击穿电压而导致的失效。

 

介电弹性体本质上是一种可变电容。介电弹性体材料是一种电介质,它具有绝缘电阻。柔性电极由碳粉、硅油、硅胶按一定比例混合制成,或者使用导电膏制备柔性电极,所以它也具有电阻。东莞电机介电弹性体的等效电学模型如图1所示,在工作过程中,其厚度及面积均随着形变量改变而改变,则介电弹性体的电容值、绝缘电阻以及柔性电极电阻都是变化的。

图1:介电弹性体等效电学模型

介电弹性体等效电学模型

其中尽为介电弹性体绝缘电阻,介电弹性体等效电容,柔性电极等效串联电阻。等效电学模型描述了介电弹性体的等效电学特性,内容将依次分析各参数在工作过程中的变化。