由于其質(zhì)量輕、價(jià)格低、電致變形大、響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)電壓小、斷裂韌性和能量密度高等優(yōu)點(diǎn),軟電彈性材料作為一種新型智能材料近年來(lái)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注,在生物工程、醫(yī)療、顯示技術(shù)、傳感器、機(jī)械控制等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。但是,軟電彈性材料高度的非線(xiàn)性和顯著的力電耦合特性給研究和應(yīng)用帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。因此,建立精確可靠的理論和數(shù)值分析方法可為軟電彈性材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行提供有效的指導(dǎo)。本文將重點(diǎn)分析不同力電偏場(chǎng)作用下均勻或功能梯度（FG）軟電彈性圓柱（包括管和聲子晶體（PC）實(shí)心柱）中彈性導(dǎo)波的傳播問(wèn)題,此工作不僅具有明確的現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí)也有重要的理論價(jià)值。對(duì)力電耦合彈性體非線(xiàn)性連續(xù)介質(zhì)理論以及相應(yīng)的偏場(chǎng)理論進(jìn)行了回顧和比較,采用三構(gòu)型的表述方式,較為詳細(xì)地給出了拉格朗日描述和更新拉格朗日描述下的力電耦合偏場(chǎng)理論,甄別了現(xiàn)有文獻(xiàn)中不同理論表述版本之間的異同,廓清了目前文獻(xiàn)中的混亂現(xiàn)象,為今后的相關(guān)研究提供了理論指導(dǎo)。基于Dorfmann和Ogden提出的各向同性非線(xiàn)性電彈性理論和有限偏場(chǎng)下的線(xiàn)性增量理論,研究了非均勻力電偏場(chǎng)作用下不可壓縮均質(zhì)軟電彈性管驅(qū)動(dòng)器中環(huán)向?qū)Рǖ膫鞑?.. 

【文章頁(yè)數(shù)】：307 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
符號(hào)清單
第1章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 軟電彈性材料工作原理及其應(yīng)用舉例
        1.1.2 功能梯度軟材料及其實(shí)例
        1.1.3 軟聲子晶體和超材料及其實(shí)例
    1.2 偏場(chǎng)作用下均勻電彈性體波動(dòng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 非線(xiàn)性電彈性理論的建立和發(fā)展
        1.2.2 不同的偏場(chǎng)理論及其應(yīng)用于波動(dòng)問(wèn)題的研究
    1.3 功能梯度材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 功能梯度脆性材料波動(dòng)特性的研究
        1.3.2 功能梯度軟材料非線(xiàn)性靜態(tài)響應(yīng)的研究
    1.4 可調(diào)控聲子晶體和超材料的研究現(xiàn)狀
    1.5 現(xiàn)有研究存在的問(wèn)題及可能的發(fā)展
    1.6 本文的主要工作
第2章 力電耦合偏場(chǎng)理論回顧與比較
    2.1 引言
    2.2 非線(xiàn)性電彈性理論
        2.2.1 連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變形
        2.2.2 靜電場(chǎng)方程
        2.2.3 運(yùn)動(dòng)微分方程、電體力和Maxwell應(yīng)力張量
        2.2.4 能量密度函數(shù)和本構(gòu)方程一
        2.2.5 能量密度函數(shù)和本構(gòu)方程二
        2.2.6 外場(chǎng)方程
        2.2.7 電學(xué)和力學(xué)邊界條件
    2.3 電彈性體有限偏場(chǎng)理論的增量線(xiàn)性方程
        2.3.1 電彈性體偏場(chǎng)理論的三種構(gòu)型
        2.3.2 偏場(chǎng)理論的拉格朗日描述
        2.3.3 偏場(chǎng)理論的更新拉格朗日描述
        2.3.4 增量外場(chǎng)方程和增量邊界條件
    2.4 小結(jié)
第3章 非均勻偏場(chǎng)作用下軟電彈性管中環(huán)向?qū)Рǖ膫鞑?br>    3.1 引言
    3.2 各向同性軟電彈性體的偏場(chǎng)理論
        3.2.1 各向同性非線(xiàn)性電彈性理論
        3.2.2 有限偏場(chǎng)下的線(xiàn)性增量理論
    3.3 軟電彈性管的軸對(duì)稱(chēng)變形
    3.4 柱坐標(biāo)下增量場(chǎng)的狀態(tài)空間列式
    3.5 軟電彈性管中環(huán)向波的頻散關(guān)系
    3.6 數(shù)值算例與討論
        3.6.1 Neo-Hookean理想介電模型
        3.6.2 有效性分析
        3.6.3 增量SH波的傳播
        3.6.4 增量Lamb波的傳播
    3.7 小結(jié)
    附錄3A: 不變量對(duì)F和D的一、二階導(dǎo)數(shù)的分量表達(dá)式
    附錄3B: 更新拉格朗日描述下瞬時(shí)電彈性模量張量的分量表達(dá)式
    附錄3C: 瞬時(shí)電彈性模量張量的非零分量
    附錄3D: 系統(tǒng)矩陣M的元素
    附錄3E: 預(yù)拉伸超彈性管中環(huán)向波頻散關(guān)系的精確解
第4章 功能梯度軟電彈性管中軸對(duì)稱(chēng)波的傳播
    4.1 引言
    4.2 FG-SET的軸對(duì)稱(chēng)變形
    4.3 增量場(chǎng)控制方程和狀態(tài)空間列式
    4.4 FG-SET中軸對(duì)稱(chēng)波的頻散關(guān)系
    4.5 數(shù)值結(jié)果與討論
        4.5.1 非線(xiàn)性靜態(tài)響應(yīng)
        4.5.2 軸對(duì)稱(chēng)波的傳播分析
    4.6 小結(jié)
    附錄4A:非軸對(duì)稱(chēng)波頻散關(guān)系只取決于壓力差的證明
第5章 基于大變形和力電耦合的可調(diào)控軟聲子晶體圓柱中縱波的傳播
    5.1 引言
    5.2 均質(zhì)DE圓柱的軸對(duì)稱(chēng)變形
    5.3 DE PC圓柱的兩種初始預(yù)變形構(gòu)型
        5.3.1 路徑A:固定軸向預(yù)拉伸
        5.3.2 路徑B:固定軸力
    5.4 增量縱波的傳播分析
    5.5 數(shù)值結(jié)果與算例
        5.5.1 路徑A:固定軸向預(yù)拉伸
        5.5.2 路徑B:固定軸力
    5.6 小結(jié)
    附錄5A: Neo-Hookean模型的解析表達(dá)式
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
附錄A 電彈性體能量密度函數(shù)的進(jìn)一步討論
附錄B 各向同性材料能量密度函數(shù)的若干具體形式
附錄C 無(wú)限小偏場(chǎng)理論回顧與比較
    C.1 拉格朗日描述下的無(wú)限小偏場(chǎng)理論
        C.1.1 基于Ω~*(G,ε)的拉格朗日描述
        C.1.2 基于Ψ(G,ε)的拉格朗日描述
        C.1.3 基于Ω~*(G,ε)和Ψ(G,ε)的基本材料常數(shù)間的關(guān)系
    C.2 更新拉格朗日描述下的無(wú)限小偏場(chǎng)理論
    C.3 無(wú)限小偏場(chǎng)理論的退化
    C.4 無(wú)限小偏場(chǎng)理論的比較
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
作者攻讀博士學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
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