介电弹性功能材料机电耦合失效机理及行为研究

介电弹性材料(Dielectric Elastomer，简称DE)是一种新型功能材料，具有柔韧性好，变形大，反应迅速等特点，可广泛应用于各种智能驱动器结构中。然而，由于DE材料在工作中极易发生撕裂，击穿等失效现象，严重制约了其在工程领域的应用，究其原因是由于目前国内外对DE材料失效机理及失效行为的深入研究基本上属于空白。基于此，本项目将基于自由能函数方法，结合DE材料特有的非线性及粘弹性，建立一种不仅能够充分考虑DE材料的粘弹特性，而且能够考虑DE材料介电常数变化、温度变化、外界电载荷变化等各种因素的机电耦合模型，在此基础上阐明DE材料在机电转换过程中的能量转换机制、失效模式及失效机理，解释DE材料在不同条件下的变形规律，分析各种参数及条件对失效行为的影响规律，预测失效行为产生的条件，根据分析结果给出DE材料的失效准则，为DE功能材料在各种换能器和作动器等智能结构中的应用奠定理论基础。

介电弹性材料(Dielectric Elastomer，简称DE)是一种新型功能材料，具有柔韧性好，变形大，反应迅速等特点，可广泛应用于各种智能驱动器结构中。由于DE材料在工作中极易发生吸合等失效现象，严重制约了其在工程领域的应用，基于国内外对DE材料失效机理及失效行为的深入研究基本上属于空白的现状，本项目基于经典热力学理论，结合DE材料特有的力学和电学的非线性特征，建立一套机电耦合模型，该模型能够考虑DE材料的粘弹特性，考虑DE材料介电常数变化、温度变化、外界电载荷变化等各种因素。在此基础上，阐明了DE材料在机电转换过程中的能量转换机制、失效模式及失效机理，解释了DE材料在不同条件下的变形规律，分析了各种参数及条件对失效行为的影响规律，预测了失效行为产生的条件，根据分析结果给出了DE材料的失效准则，为DE功能材料在各种换能器和作动器等智能结构中的应用奠定理论基础。