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介电弹性材料(Dielectric elastomer,DE)是制造柔性智能致动器最有潜力的电活性聚合物(Electroactive polymer,EAP)材料之一,可在电压驱动下产生大幅度的厚度与面积变形,最大面积应变高达1600%。针对现有研究对DE材料中的非线性力电耦合性能的研究尚不够充分,特别是温度和粘弹性影响及其动态特性研究缺乏,导致实际应用中对于材料的失效规律难以掌握及控制的问题,限制了其在工程中的推广和使用问题,本文以最典型的DE材料—VHB 4910为研究对象,深入研究温度及粘弹性对DE材料的静态和动态力电耦合性能的影响。论文首先通过实验研究了DE材料的基本力电特性,包括DE材料的力学性能,温度和频率对DE材料介电常数的影响,DE材料的玻璃化转变温度及热稳定性能等;基于实验结果分析了该材料的力电耦合性能,包括反映力电耦合特性的应变系数、电效率、机械效率和力电耦合效率。结果表明:依赖于频率和温度的弹性模量是影响该介电弹性材料致动变形的主要因素,而材料的介电常数对其致动性能的影响相对较小;DE的力电耦合效率随着频率的增大而减小,随着电场强度的增大和温度的升高变大。然后,论文从热力学的基本理论出发,建立了一种考虑温度因素的DE材料自由能平衡方程,分析了温度对DE材料的电击穿、力电失稳、张力损失、强度破坏等失效模式的影响,并给出了材料的稳定性工作区域,为DE材料的工程应用提供了相应的准则。在此基础上研究了温度和大变形引起的电致伸缩效应对DE稳定性的影响。结果发现,升高温度可以增大DE材料的变形,降低温度有利于提高DE材料发生力电失稳的临界电场强度,提高DE材料的稳定性;温度和大变形引起的电致伸缩应力可以抵消一部分Maxwell应力的压薄效应,一定条件下可以消除力电耦合失稳;实验结果验证了理论分析的有效性。随后,借助粘弹性的流变模型,将松弛粘弹性引入到DE材料的自由能模型中,研究了电压波形对考虑粘弹性后DE材料变形的影响,也研究了温度对考虑粘弹性后DE材料变形的影响。研究表明:粘弹性对DE材料的电致动变形影响很大,表现出非常明显的时间依赖性;恒定电压下,DE材料可以在较低的驱动电压和较长的工作时间下获得较大的致动变形,也可以在较高的驱动电压和较短的工作时间下获得较大的致动变形;斜坡电压下,电压上升的速率越小,变形越大,临界电压越小;温度越高DE材料的变形越大。论文通过实验研究了DE材料的粘弹性性能,证明了粘弹性对DE材料致动变形的影响规律。接着,通过欧拉-拉格朗日方程,建立了DE致动器的动力学方程,引入DE材料的松弛粘弹性力学模型,分别研究了温度和电压频率对考虑粘弹性后DE致动器的动力学性能的影响。结果表明:温度升高,系统的共振频率减小,振幅会增加;低频时,粘弹性松弛的影响非常明显,非弹性变形比较大,变形平衡位置出现蠕变上升的现象。最后,论文构建了DE致动器在力电耦合下动态变形的非线性动力学模型,详细分析了DE材料在动态载荷下的非线性动态变形规律,研究了DE致动器在交变载荷下的振动响应、相平面以及幅频响应,以及动态粘弹性阻尼的影响;通过庞加莱映射(Poincarémap)获得了DE致动器的动态稳定性演化过程。数值分析结果表明:预应力、电压和阻尼均影响着DE致动器的共振频率和动态响应。