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拟合www.qg999.com电机实验仿真数据的吻合状态

试样的具体制备工艺如下:

 

(1)固定介电弹性体。将VHB4905介电弹性体材料进行预拉伸,待预拉伸到一定的比例后,通过固定夹与机械拉伸结构连接。

(2)制作导线。将导线中铜丝粘贴于薄膜材料上,并用铝箱片覆盖,引出导线。

(3)涂抹电极材料。将事先准备好的导电膏均匀涂抹到VHB4905薄膜的上下表面。应保证电极层厚度均匀,仔细涂刷铝箔片边缘使其与薄膜充分接触,从而降低工作过程中形变使柔性电极产生的裂缝的可能。制成实验样品如图1所示。

图1:实验试样

实验试样

www.qg999.com,钱柜娱乐,钱柜娱乐999根据换能单元变形过程中介电弹性体材料体积不变原则可知:

其中Vi/z为施加在介电弹性体上的初始电场,C1/C2为介电弹性体拉伸前后的电容比,A为柔性电极的面积,B为介电弹性体薄膜材料体积,SO、Sr分别为材料的相对介电常数和真空介电常数。

对体积一定的介电弹性体,电能产生的多少取决于下面个几个因素:

(1)电场。初始电场的大小取决于偏置电压的大小和薄膜材料的厚度。偏置电压越大,电场越大,那么产生电能就越大。

(2)电容比。拉伸前后介电弹性体的等效电容变化量取决于形变大小,对于单轴拉伸变化,电容比取决于形变量。形变量决定了外部环境对介电弹性体输入的机械能大小。那么可以这样理解,电能增加量随电容比值和外界机械能的输入的增加而增加。

因此偏置电压Vi和介电弹性体形变量x为主要影响因素,www.qg999.com,钱柜娱乐,钱柜娱乐999通过实验分析这两个因素对电能增加量的影响。实验变量数值如表1所示。

表1:实验变量选择

因素 单位 取值
偏置电压U V 1000、1500、2000、2500、3000
形变量x mm 20、25、30、35、40、45、50
形变速率v mm/s 30、50、70、90、110

拉伸力测试的每组实验分别进行三次,取每次实验结果的平均值,从而降低测量误差的影响。试样的初始长度是140mm,使用力传感器测出试样拉伸到不同距离处拉伸力大小,如表2所示。从实验结果可以观察到随形变量x的增加,即拉伸率1的增加,拉伸力也随之增加。随着拉伸率的逐渐增大,材料内部应力增加,表现为外部机械拉伸力增加。

表2:形变量与拉伸力

形变量x/mm 拉伸力F/N
20 4.5
25 6.3
30 8.6
35 12.1
40 14.2
45 16.8
50 18.5