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总览 评价 盛俊杰 1， ， 陈花铃 2，* （ 1、 中国工程物理研究院总体工程研究所,绵阳 621900； 2、 西安交通大学机械工程学院,西安 710049； ） 摘要： 借助热力学自由能理论，考虑DE材料致动器面内动态变形过程中的惯性力和阻尼力，构建平面DE材料致动器的
盛俊杰1，， 陈花铃2，*
（
1、中国工程物理研究院总体工程研究所,绵阳 621900； 2、西安交通大学机械工程学院,西安 710049； ）
摘要：
借助热力学自由能理论，考虑DE材料致动器面内动态变形过程中的惯性力和阻尼力，构建平面DE材料致动器的非线性动力学模型。研究了交变电载荷下DE系统的非线性动态特性，包括其幅频曲线、位移响应和相平面图。研究表明，存在阻尼的时候，DE系统的振动会随着时间的增加出现锁频现象，最后变成一种具有恒定振幅的振动。相平面图和Poincaré映射图研究表明，考虑阻尼后DE系统的稳态相平面图是一条闭合的曲线，其Poincaré映射点集是有限的，代表着其产生周期性运动。研究成果为DE材料致动器在各种动态驱动器或传感器中的应用提供理论依据。
关键词：
介电弹性体材料；动态；致动器；相平面；Poincaré映射
SHENG Junjie1,， CHEN Hualing2,*
（
1、Institute of Systems Engineering，China Academy of Engineering Physics，Mianyang，621900； 2、School of Mechanical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049； ）
Abstract：
This paper proposes a free energy model to study the dynamic characteristics of a dielectric elastomer actuator undergoing in-plane deformation, subject to the combined loads of a mechanical press and an electric ?eld. The numerical results, such as the oscillation, phase diagrams and Poincaré maps, are presented to show the in?uence of the damping effect on the nonlinear dynamic characteristics of the dielectric elastomer. The numerical results indicate that the damping effect could cause the dynamic responses to constant vibration and decrease the amplitude. The phase paths are all presented in closed regions and the points of Poincaré map are finite, indicating that the DE system experiences a nonlinear periodic oscillation and the dynamic oscillation of the DE system is stable. These conclusions may guide the exploration of high-performance dielectric elastomers under dynamic mechanical and electrical loads.
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