人工肌肉作动器的参数优化设计

由于电活性聚合物材料在电场作用下所表现出的许多优异的力学性能,如大应变、响应快、能量转换率高等特点,使得这种高分子智能材料引起了广泛关注,有望被加工成作动器、传感器及俘能器等能量转换器,在工程应用中发挥巨大作用。 但是,由于描述电活性聚合物材料变形的状态方程的非线性性,及其在力电载荷作用下多种失效模式的存在,使得设计电活性聚合物能量转换器面临诸多的困难。本文针对美国人工肌肉公司(Artificial Muscle Inc.)开发的一款电活性聚合物薄膜作动器的优化设计开展研究,主要研究了不同初始预拉伸对薄膜厚度、拉伸变形、应力及电场强度等的影响效应,结果表明,在某一预拉伸下,薄膜中的电场分布将趋于均匀。本文所提供的研究方法,可为此类作动器的优化设计提供基本的分析模式。