介電彈性體發(fā)電機機電耦合機理研究.pdf

1、介電彈性體(DE-Dielectric Elastomer)作為一種新型智能材料引起了國內外學者的廣泛關注。相對于其他智能材料，DE這種特殊的材料具有超大變形、高理論能量密度比、高效率等特點。研究表明，DE既是一種良好仿生驅動材料，也可逆向應用于發(fā)電領域，可以用來構造形式多樣、成本低廉的介電彈性體發(fā)電機(DEG-Dielectric Elastomer Generator)，在微機電系統(tǒng)以及可再生能源發(fā)電等領域具有廣闊的應用前景。然而，

2、國內對DE的研究目前主要集中在驅動領域，針對其發(fā)電領域的研究尚處于起步階段。因此對DE材料的機電耦合機理研究具有重要意義。本文的主要研究內容及結論概括如下:
　　(1)通過研究介電彈性體材料的力學特性，結合國內外研究文獻，提出了力學模型建立—電學模型建立——機電耦合分析建模的三步分析策略。建立力學模型以分析DE在外力作用下的力學特性，建立電學模型以分析DE在電場中的電學行為，機電耦合則將DE的力學模型和電學模型有效統(tǒng)一，方便分析D

3、E工作過程中各個階段的參數。
　　(2)根據建立的DEG機電耦合模型，利用Matlab/Simulink軟件建立了DEG雙軸拉伸、單軸拉伸發(fā)電仿真分析模型，并對DEG的發(fā)電過程及拉伸力、拉伸率、初始偏置電壓與輸出電壓之間的關系進行了仿真分析研究。
　　(3)研發(fā)了DEG發(fā)電測試實驗平臺。設計了單軸拉伸、雙軸拉伸的實驗方案，并根據所設計方案進行了實驗研究。實驗研究了DE兩端電壓與DE拉伸率的關系，所加初始偏置電壓、拉伸頻率與D