發(fā)布時(shí)間：2017-11-03 00:15

  本文關(guān)鍵詞：聚吡咯導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器力學(xué)性能分析

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【摘要】：導(dǎo)電聚合物(Conducting polymers縮寫(xiě)為CPs)是由電性能和力學(xué)性能復(fù)合產(chǎn)生的一類極具發(fā)展?jié)摿Φ墓δ軓?fù)合材料。因具有能耗小、質(zhì)輕、驅(qū)動(dòng)電壓小、生物相容性、柔韌性好等優(yōu)異特性,在仿生機(jī)器人和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用前景。本文以聚吡咯(PPy)為驅(qū)動(dòng)材料的導(dǎo)電聚合物作為研究對(duì)象,依據(jù)導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器的工作原理,參考驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)尺寸,針對(duì)自制的彎曲型導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),研究其彎曲運(yùn)動(dòng)特性。本文的主要研究?jī)?nèi)容為:1、提出了兩種建模方法:線性梁理論方法(分析方法)和基于熱力學(xué)類比的有限元分析方法(黑箱方法),并且通過(guò)這兩種方法分別建立了導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器的等效懸臂梁力學(xué)模型和有限元分析模型。2、通過(guò)對(duì)不同長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)器施加(0 V~1.0 V)低電壓,測(cè)量其頂端彎曲變形量;通過(guò)研究驅(qū)動(dòng)器的彎曲位移與電壓、力與電壓的關(guān)系,建立電壓與等效均布載荷、電壓與應(yīng)變的線性函數(shù)關(guān)系以及電壓與半徑的指數(shù)函數(shù)關(guān)系,并且計(jì)算出合理的等效彎矩值;通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)器10等分,驗(yàn)證了各等分點(diǎn)處的實(shí)測(cè)值與理論值的最大偏差對(duì)驅(qū)動(dòng)器的正常工作影響比較小;通過(guò)分析驅(qū)動(dòng)器彎曲位移與電壓的關(guān)系及位移與頻率的關(guān)系,建立電—機(jī)械轉(zhuǎn)換模型,并且得出導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器的電致伸縮特性具有頻率低通性。3、提出了一種驗(yàn)證力學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)方法。在距離驅(qū)動(dòng)器的頂端1 mm處固定微型磁鐵,通過(guò)驅(qū)動(dòng)器舉起其自身重量約為5倍的重物移動(dòng)2.71 mm,驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)器頂端可以承受力,同時(shí)表明了該方法是可行的。4、通過(guò)對(duì)比驅(qū)動(dòng)器的真實(shí)應(yīng)變與熱應(yīng)變,建立熱—結(jié)構(gòu)耦合模型,并使用有限元法(FEM)求解該模型;通過(guò)仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,驗(yàn)證了該耦合模型模擬驅(qū)動(dòng)器彎曲運(yùn)動(dòng)的有效性。5、設(shè)計(jì)制作出一款具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗小、質(zhì)輕等特點(diǎn)的微型抓取裝置。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器 懸臂梁模型 耦合模型 聚吡咯 ANSYS
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB381
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況14-21
• 1.2.1 導(dǎo)電聚合物的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 導(dǎo)電聚合物的模型概述18-21
• 1.3 研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4 創(chuàng)新之處22
• 1.5 技術(shù)路線22-24
• 第2章 導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器工作原理及實(shí)驗(yàn)搭建24-32
• 2.1 驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)24-25
• 2.2 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)機(jī)理25-26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及運(yùn)動(dòng)測(cè)試26-31
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建26-27
• 2.3.2 位移輸出測(cè)試實(shí)驗(yàn)27-31
• 2.4 小結(jié)31-32
• 第3章 導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器懸臂梁力學(xué)模型建立32-46
• 3.1 彎曲運(yùn)動(dòng)曲線模型32-37
• 3.1.1 撓曲線微分方程32-34
• 3.1.2 應(yīng)力應(yīng)變分析34-35
• 3.1.3 模型驗(yàn)證35-37
• 3.2 懸臂梁力學(xué)模型37-43
• 3.2.1 力學(xué)模型建立37-39
• 3.2.2 模型驗(yàn)證方法及實(shí)驗(yàn)結(jié)論39-43
• 3.3 電—機(jī)械轉(zhuǎn)換模型的建立43-45
• 3.3.1 轉(zhuǎn)換模型建立43-44
• 3.3.2 模型驗(yàn)證44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器熱—結(jié)構(gòu)耦合模型建立46-58
• 4.1 傳熱學(xué)理論知識(shí)46-49
• 4.1.1 傳熱基本方式46-47
• 4.1.2 導(dǎo)熱基本定律、基本方程及邊界條件47-49
• 4.2 熱彈性力學(xué)基本理論49-50
• 4.3 驅(qū)動(dòng)器的有限元模型建立及分析50-56
• 4.3.1 有限元分析50-52
• 4.3.2 熱—結(jié)構(gòu)耦合模型建立52-53
• 4.3.3 仿真結(jié)果及模型驗(yàn)證53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第5章 柔性抓取裝置設(shè)計(jì)58-63
• 5.1 抓取裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-61
• 5.2 性能測(cè)試61-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第6章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果73-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1133796