作为一种新兴智能材料，介电型EAP（Electroactive Polymer,电活性聚合物）具有质量轻、应变大（最大应变380%）、能量密度高（3.4J/g）、效率高、响应速度快、环境适应性好等优点，其综合性能接近于生物肌肉。介电型EAP的研究已经成为国内外智能材料研究领域的热点问题。介电型EAP具有双向工作模式：驱动模式和发电模式，实现电能与机械能之间的相互转换。两种工作模式下的共性问题是电场环境中介电型EAP受力和变形之间的关系，即介电型EAP的机电耦合特性，因此可采用相同的方法对其进行建模分析。本文在国家自然科学基金项目（50975139）资助下深入研究介电型EAP的机电耦合特性，结合材料非线性、几何非线性对介电型EAP换能器进行理论建模与试验研究，为介电型EAP换能器的设计、制作提供依据与指导。利用连续介质力学理论，推导出介电型EAP的应力、应变、运动平衡方程表示方法。基于介电型EAP是一种不可压缩材料的假设，分析其在电场环境中的受力情况，利用非线性弹性理论和Maxwell应力张量方法推导了介电型EAP的机电耦合本构方程。利用建立的本构方程分析了电场激励下圆形介电型EAP驱动器的变形行为。建立了圆形介电型EAP驱动器的分析模型，利用Matlab求解微分方程边值问题，研究不同激励电压下预拉伸率、主动区域尺寸等因素对圆形驱动器变形的影响，并利用试验对理论分析结果进行验证，说明前面建立的介电型EAP本构方程是合理的。应用弹性薄膜理论对锥形驱动器进行建模研究，给出了锥形驱动器的分析模型。结合介电型EAP驱动器工作原理，提出利用力—位移拉伸曲线来设计驱动器的方法。分析了基于正刚度预载荷（压缩弹簧）的锥形驱动器力、位移输出特性，试验结果与理论分析结果较吻合。为提高驱动器的输出位移，设计了一种半菱形式负刚度预载荷机构，对采用该预载荷机构的驱动器输出特性和效率进行详细分析。另外对介电型EAP驱动器的电学模型进行了分析。分析了介电型EAP的几种失效模式：机械强度失效、介电击穿、pull-in现象(机电不稳定性)、起皱失效、系统不稳定性。确定各种失效模式的发生条件，并给出理想条件下介电型EAP驱动器工作时的安全区域。同时针对锥形驱动器的失效行为进行了深入讨论。研究了介电型EAP的发电机理和工作过程，对恒电荷、恒电压、恒电场三种工作形式进行了详细比较。根据其能量转换原理，分析了介电型EAP的能量转换关系。基于建立的介电型EAP换能器模型，经过数值计算得到换能单元在断电拉伸和通电返回过程中的力—位移曲线，据此计算出介电型EAP换能器的发电量、能量转换效率，确定初始电压、拉伸位移为发电量、能量转换效率的主要影响因素，并通过试验验证了理论分析结果，进而对如何提高机电能量转换效率作了进一步研究，设计了多单元换能器的工作方案。