کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5016073 1464964 2017 32 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Finite bending of a dielectric elastomer actuator and pre-stretch effects
ترجمه فارسی عنوان
خم شدن انتهای یک عملگر الاستومر دی الکتریک و اثرات پیش کششی
کلمات کلیدی
خم شدن محدود قبل از کشیدن، الاستومرهای دی الکتریک، نرم افزارها، مواد نرم،
ترجمه چکیده
یک سیلندر الاستومر دی الکتریک ساندویچی که شامل یک لایه مایع پلاستیک و دو لایه الاستومر دی الکتریک قبل از کشش است، در این کار معرفی می شود که در صورت وجود ولتاژ مستقیم جریان در لایه بالا یا پایین، دو طرفه می شود. با استفاده از نظریه تغییر شکل خم خمیدگی و نظریه الکترواستاتیک غیر خطی، تغییر شکل خمشی محدود کننده عملگر با ولتاژ به صورت تئوری با تمرکز بر اثرات پیش کششی مورد مطالعه قرار می گیرد. اگرچه تغییر شکل خم خمشی در انتهای آزاد ساختار در نظر گرفته نمی شود، بر طبق اصل شناخته شده سنت وانانت، اثر مرز بر تغییر شکل و توزیع تنش در خارج از لایه های مرزی در انتهای آزاد تاثیر نمی گذارد. از طریق مدل سازی نظری و تجزیه و تحلیل عددی، نشان داده شده است که قبل از کشش کمک می کند تا به کاهش ولتاژ درایو مورد نیاز برای ایجاد تغییر شکل خمیدگی مورد نظر، و هنگامی که قبل از کشش نسبتا بزرگ است، یک نسبت ضخامت بهینه نسبت قبل از کشش وجود دارد به طوری که ولتاژ درایو به حداقل می رسد. انتظار می رود این کار از راهنمای طراحی و ساخت نرم افزارهای با کارآیی بالا و رباتیک نرم افزاری باشد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
خم شدن انتهای یک عملگر الاستومر دی الکتریک و اثرات پیش کششی
چکیده انگلیسی
A sandwiched dielectric elastomer actuator consisting of a hyperelastic material layer and two pre-stretched dielectric elastomer layers is introduced in this work, which is bi-directionally bendable when subject to a direct current voltage on the top or bottom layer. By using the pure bending deformation assumption and the nonlinear electroelasticity theory, the voltage-induced finite bending deformation of the actuator is studied theoretically with a focus on the pre-stretch effects. Although pure bending deformation may be not exactly ensured at the free end of the considered structure, according to the well known Saint Venant's principle, the boundary effect will not affect the deformation and stress distribution outside the boundary layers at the free end. Through theoretical modeling and numerical analyses, it is revealed that pre-stretch helps to reduce the drive voltage required to induce a desired bending deformation, and when the pre-stretch is comparatively large, there exists a pre-stretch dependent optimum thickness ratio so that the drive voltage is minimized. This work is expected to provide guide for the design and fabrication of high-performance soft actuators and soft robotics.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Mechanical Sciences - Volume 122, March 2017, Pages 120-128
نویسندگان
, , , ,