介电弹性隔振器的力电耦合特性分析

摘要

介电弹性聚合物是一种功能性软材料,在电激励或者外载荷激励下会产生较大变形,使得这种材料在智能控制领域具有较大的应用前景.本文针对一种圆筒形介电弹性隔振器,分别给出了这种隔振器在静态和动态时的力电耦合模型.首先基于热力学理论和Neo-Hookean模型给出了这种圆筒形隔振器的静态力电耦合模型,仿真结果表明这种隔振器在静态状态时有较好的位移输出能力.然后考虑介电弹性材料的动态刚化现象,结合作用力平衡条件,给出了隔振器在动态时的力电耦合模型;通过仿真分析可以发现在动态状态时隔振器的位移输出能力有显著的降低,同时隔振器的刚度会随着直流电压的增大而减小,但电压输入一定范围内刚度的减小量并不显著,因此这个特性将有利于隔振器在主动控制时的稳定性.最后对隔振器进行了偏置交流电压输入分析,可以看出输入交流电压时隔振器会出现位移谐波分量,且这个分量的大小会随着偏置电压的变化而改变;同时可以发现隔振器虽然有较好的位移输出能力,但其输出力的大小有限,因此这种圆筒形隔振器可被用于轻质结构的振动隔离.