本文關(guān)鍵詞：介電型EAP柔性運(yùn)動(dòng)單元特性分析

  更多相關(guān)文章： 介電型EAP 柔性運(yùn)動(dòng)單元 幾何精確梁理論 動(dòng)力學(xué)

【摘要】：介電型EAP(Electro-active Polymer)在電場作用下,具有變形大、響應(yīng)速度快、能量密度高等優(yōu)良性能,具有良好的類生物特性。本文以介電型EAP柔性單元為研究對(duì)象,對(duì)其動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模分析,為其今后在仿生領(lǐng)域的應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。結(jié)合介電型EAP的超彈性本構(gòu)方程,對(duì)介電型EAP柔性單元進(jìn)行靜力分析,得到了彈簧剛度設(shè)計(jì)的計(jì)算方法,可用于彈簧剛度參數(shù)的選擇。利用幾何精確梁理論(GEBT),結(jié)合旋量描述法,建立了介電型EAP柔性單元的連續(xù)性運(yùn)動(dòng)學(xué)模型;并利用旋量形式的牛頓-歐拉方程,推導(dǎo)了其正向動(dòng)力學(xué)方程。結(jié)合介電型EAP的粘彈性機(jī)電耦合方程,分析了其在MATLAB中運(yùn)動(dòng)數(shù)值仿真的流程及邊值條件;其微分方程在MATLAB中用有限差分法進(jìn)行數(shù)值求解。利用介電型EAP柔性單元,構(gòu)建了一種可移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)單元。將柔性單元所受的外力及慣性力均等效到頭部截面的坐標(biāo)系中,建立了其移動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程。利用拉格朗日方程,推導(dǎo)了該運(yùn)動(dòng)單元車輪的動(dòng)力學(xué)方程。通過仿真得到了柔性單元伸縮模型在階躍電壓、正弦電壓、斜坡電壓下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。仿真結(jié)果表明,通電頻率為3Hz時(shí),柔性單元具有最大響應(yīng)位移15.5mm。根據(jù)采集到的柔性單元上的實(shí)際電壓值,擬合得到了其充放電的時(shí)間常數(shù)。對(duì)運(yùn)動(dòng)單元在不同頻率下的伸縮步態(tài)進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果均表明其在通電頻率為1Hz時(shí)具有最大平均速度。
【關(guān)鍵詞】：介電型EAP 柔性運(yùn)動(dòng)單元 幾何精確梁理論 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 縮略詞11-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 研究意義12-15
• 1.1.1 軟驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的研究意義12-13
• 1.1.2 介電型EAP軟驅(qū)動(dòng)的研究意義13-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 軟驅(qū)動(dòng)機(jī)器人15-18
• 1.2.2 軟驅(qū)動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)18-19
• 1.3 本文主要工作內(nèi)容19-21
• 第二章 介電型EAP柔性單元設(shè)計(jì)與制作21-30
• 2.1 介電型EAP膜的工作原理21
• 2.2 介電型EAP機(jī)電耦合方程21-23
• 2.3 介電型EAP粘彈性模型23-24
• 2.4 介電型EAP柔性單元設(shè)計(jì)24-28
• 2.4.1 電極圖案的設(shè)計(jì)25-26
• 2.4.2 彈簧剛度的設(shè)計(jì)26-28
• 2.5 介電型EAP柔性單元制作28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 介電型EAP柔性單元建模分析30-47
• 3.1 介電型EAP柔性單元的連續(xù)性建模30-32
• 3.1.1 剛體運(yùn)動(dòng)描述30-32
• 3.1.2 柔性單元的連續(xù)性模型32
• 3.2 介電型EAP柔性單元的動(dòng)力學(xué)分析32-38
• 3.2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程32-35
• 3.2.2 幾何相容方程35-36
• 3.2.3 動(dòng)力學(xué)方程36-38
• 3.3 介電型EAP柔性單元的受力分析38-44
• 3.3.1 伸縮模型38-40
• 3.3.2 彎曲模型40-44
• 3.4 介電型EAP柔性單元的數(shù)值仿真44-46
• 3.4.1 伸縮模型的數(shù)值解法45
• 3.4.2 彎曲模型的數(shù)值解法45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 介電型EAP柔性運(yùn)動(dòng)單元建模分析47-56
• 4.1 介電型EAP柔性運(yùn)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)47
• 4.2 介電型EAP柔性運(yùn)動(dòng)單元移動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析47-48
• 4.3 運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)分析48-55
• 4.3.1 伸縮步態(tài)48-51
• 4.3.2 彎曲步態(tài)51-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第五章 介電型EAP柔性運(yùn)動(dòng)單元的仿真與實(shí)驗(yàn)56-66
• 5.1 柔性單元的伸縮仿真56-57
• 5.2 柔性運(yùn)動(dòng)單元的控制系統(tǒng)57-58
• 5.3 柔性運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)與分析58-64
• 5.3.1 運(yùn)動(dòng)單元實(shí)際電壓擬合58-60
• 5.3.2 運(yùn)動(dòng)單元的伸縮步態(tài)60-64
• 5.3.3 運(yùn)動(dòng)單元的彎曲步態(tài)64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 致謝71-72
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李光林;鄭悅;吳新宇;胡穎;方鵬;熊t，

本文編號(hào)：1087536