【摘要】：離子聚合物金屬復(fù)合材料(Ionic Polymer Metal Composite,IPMC)是電活性聚合物的一種,在機器人、航空航天等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。真實的應(yīng)變響應(yīng)能夠揭示形變與激勵的關(guān)系,是材料理論建模與工程應(yīng)用的基礎(chǔ)。然而,傳統(tǒng)的應(yīng)變測試技術(shù)不適用于IPMC材料。本文將數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(Digital Image Correlation,DIC)用于IPMC的細觀變形測試,并結(jié)合其力電特征及變形特性,進行了力電耦合建模研究。本文對實驗室自制的Pt-IPMC進行了結(jié)構(gòu)特征、力電參數(shù)和驅(qū)動性能三項表征,得到了IPMC的含水率變化、拉伸力學(xué)性能、表面電阻和極間電參量,另外對IPMC的尺寸效應(yīng)進行了測試。本文利用DIC測試原理結(jié)合數(shù)字圖像顯微測試系統(tǒng),搭建了位移和應(yīng)變響應(yīng)測試系統(tǒng)。分別控制激勵電壓、激勵頻率、變形橫縱截面位置、驅(qū)動時間等多個變量,對比分析了位移與應(yīng)變響應(yīng)在不同變量組合下的分布規(guī)律,進而分析了主應(yīng)變、縱向正應(yīng)變和橫向正應(yīng)變的分布規(guī)律。結(jié)果顯示,IPMC彎曲變形中存在應(yīng)變梯度,且應(yīng)變梯度的分布與外加激勵電壓具有線性關(guān)系。除此以外,本文還對DIC方法中可能存在的實驗誤差進行了詳細分析,選擇了適合的實驗方法和參數(shù)。將DIC測試結(jié)果作為力電耦合關(guān)系引入分布式電學(xué)模型中,提出了IPMC的力電耦合經(jīng)驗?zāi)Ｐ�。IPMC作為層狀復(fù)合材料,橫截面上的應(yīng)力不連續(xù)分布,但變形與應(yīng)變連續(xù)分布。該力電耦合模型根據(jù)應(yīng)變關(guān)系建立,不涉及不連續(xù)的應(yīng)力關(guān)系,能夠較好地模擬IPMC的非線性大變形行為。驅(qū)動位移實測值與計算值的對比顯示,模型誤差值不超過10%。
【圖文】：

圖 1. 5 IPMC 等效電路模型[44]圖 1. 6 IPMC 的分布式 RC 等效電路模型[53]力電耦合模型，，研究者們也做了大量工作，以更好的描述adokoro 等[55]針對材料內(nèi)水合陽離子的微觀遷移運動，通過kov 等[56]針對 IPMC 在較高電壓下發(fā)生的電解現(xiàn)象，根據(jù)過，根據(jù)熱力學(xué)關(guān)系建立了離子遷移的流量模型。Gennes 等遷移和溶劑遷移之間的靜態(tài)線性熱力學(xué)關(guān)系。Bonomo 等

圖 1. 6 IPMC 的分布式 RC 等效電路模型[53]雜的力電耦合模型，研究者們也做了大量工作，以更好的描述 IP。Tadokoro 等[55]針對材料內(nèi)水合陽離子的微觀遷移運動，通過分Enikov 等[56]針對 IPMC 在較高電壓下發(fā)生的電解現(xiàn)象，根據(jù)過電模型，根據(jù)熱力學(xué)關(guān)系建立了離子遷移的流量模型。Gennes 等[13]離子遷移和溶劑遷移之間的靜態(tài)線性熱力學(xué)關(guān)系。Bonomo 等[57]分別為離子電流、位移電流和電子電流，對 IPMC 材料的力電特學(xué)中的數(shù)字圖像相關(guān)方法學(xué)中，要測量材料和結(jié)構(gòu)在不同載荷下產(chǎn)生的表面變形，最為普技術(shù)，但是其逐點測量的特性逐漸無法滿足全場測量的需要，于提出。這種方法可以分為兩類，一是干涉測量技術(shù)，例如全息干法，二是非干涉測量技術(shù)，例如網(wǎng)格法和數(shù)字圖像相關(guān)法（Digital I測量技術(shù)需要相干光源且測量往往在隔振光學(xué)平臺上進行，通
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻】

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本文編號：2626157