發(fā)布時間：2017-11-03 00:15

  本文關鍵詞：聚吡咯導電聚合物驅動器力學性能分析

  更多相關文章： 導電聚合物驅動器 懸臂梁模型 耦合模型 聚吡咯 ANSYS

【摘要】：導電聚合物(Conducting polymers縮寫為CPs)是由電性能和力學性能復合產(chǎn)生的一類極具發(fā)展?jié)摿Φ墓δ軓秃喜牧稀Ｒ蚓哂心芎男�、質輕、驅動電壓小、生物相容性、柔韌性好等優(yōu)異特性,在仿生機器人和生物醫(yī)學設備中有著廣泛的應用前景。本文以聚吡咯(PPy)為驅動材料的導電聚合物作為研究對象,依據(jù)導電聚合物驅動器的工作原理,參考驅動器結構尺寸,針對自制的彎曲型導電聚合物驅動器搭建實驗系統(tǒng),研究其彎曲運動特性。本文的主要研究內容為:1、提出了兩種建模方法:線性梁理論方法(分析方法)和基于熱力學類比的有限元分析方法(黑箱方法),并且通過這兩種方法分別建立了導電聚合物驅動器的等效懸臂梁力學模型和有限元分析模型。2、通過對不同長度的驅動器施加(0 V~1.0 V)低電壓,測量其頂端彎曲變形量;通過研究驅動器的彎曲位移與電壓、力與電壓的關系,建立電壓與等效均布載荷、電壓與應變的線性函數(shù)關系以及電壓與半徑的指數(shù)函數(shù)關系,并且計算出合理的等效彎矩值;通過對驅動器10等分,驗證了各等分點處的實測值與理論值的最大偏差對驅動器的正常工作影響比較小;通過分析驅動器彎曲位移與電壓的關系及位移與頻率的關系,建立電—機械轉換模型,并且得出導電聚合物驅動器的電致伸縮特性具有頻率低通性。3、提出了一種驗證力學模型的實驗方法。在距離驅動器的頂端1 mm處固定微型磁鐵,通過驅動器舉起其自身重量約為5倍的重物移動2.71 mm,驗證了驅動器頂端可以承受力,同時表明了該方法是可行的。4、通過對比驅動器的真實應變與熱應變,建立熱—結構耦合模型,并使用有限元法(FEM)求解該模型;通過仿真結果與實驗數(shù)據(jù)的對比,驗證了該耦合模型模擬驅動器彎曲運動的有效性。5、設計制作出一款具有結構簡單、能耗小、質輕等特點的微型抓取裝置。
【關鍵詞】：導電聚合物驅動器 懸臂梁模型 耦合模型 聚吡咯 ANSYS
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內外研究概況14-21
• 1.2.1 導電聚合物的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 導電聚合物的模型概述18-21
• 1.3 研究內容21-22
• 1.4 創(chuàng)新之處22
• 1.5 技術路線22-24
• 第2章 導電聚合物驅動器工作原理及實驗搭建24-32
• 2.1 驅動器結構24-25
• 2.2 驅動器驅動機理25-26
• 2.3 實驗系統(tǒng)搭建及運動測試26-31
• 2.3.1 實驗系統(tǒng)搭建26-27
• 2.3.2 位移輸出測試實驗27-31
• 2.4 小結31-32
• 第3章 導電聚合物驅動器懸臂梁力學模型建立32-46
• 3.1 彎曲運動曲線模型32-37
• 3.1.1 撓曲線微分方程32-34
• 3.1.2 應力應變分析34-35
• 3.1.3 模型驗證35-37
• 3.2 懸臂梁力學模型37-43
• 3.2.1 力學模型建立37-39
• 3.2.2 模型驗證方法及實驗結論39-43
• 3.3 電—機械轉換模型的建立43-45
• 3.3.1 轉換模型建立43-44
• 3.3.2 模型驗證44-45
• 3.4 本章小結45-46
• 第4章 導電聚合物驅動器熱—結構耦合模型建立46-58
• 4.1 傳熱學理論知識46-49
• 4.1.1 傳熱基本方式46-47
• 4.1.2 導熱基本定律、基本方程及邊界條件47-49
• 4.2 熱彈性力學基本理論49-50
• 4.3 驅動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—結構耦合模型建立52-53
• 4.3.3 仿真結果及模型驗證53-56
• 4.4 本章小結56-58
• 第5章 柔性抓取裝置設計58-63
• 5.1 抓取裝置結構設計58-61
• 5.2 性能測試61-62
• 5.3 本章小結62-63
• 第6章 結論與展望63-65
• 6.1 結論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻65-73
• 攻讀碩士學位期間的科研成果73-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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8 彭瀚e，

本文編號：1133796