مطالعه اثر ویسکوالاستیسیته فیلم دی‌الکتریک بر رفتار دینامیکی عملگر خمشی الاستومر دی‌الکتریک

در این مقاله رفتار دینامیکی عملگر خمشی الاستومر دی الکتریک یا همان سازه مینیمم انرژی دی الکتریک مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیر خاصیت ویسکوالاستیسیته فیلم دی الکتریک بر پاسخ سیستم بررسی می شود. ابتدا با استفاده از روش اویلرلاگرانژ و با درنظرگرفتن خواص هایپرالاستیسیته و ویسکوالاستیسیته فیلم دی الکتریک، معادله حرکت عملگر استخراج می شود، سپس با خطی سازی این معادله حول نقطه تعادل، فرکانس طبیعی سیستم استخراج شده و اثر پیش کشش فیلم دی الکتریک و ولتاژ تحریک بر این فرکانس مطالعه می شود. با استفاده از حل عددی معادله حرکت غیرخطی، نشان داده می شود که عملگر علاوه بر رزونانس هارمونیک دارای رزونانس سوپرهارمونیک و ساب هارمونیک نیز هست. با افزایش ضریب میرایی فیلم دی الکتریک، فرکانس های رزونانس افزایش یافته و دامنه ارتعاشات کاهش می یابد. نتایج تحلیلی همچنین نشان دهنده این واقعیت است که با افزایش ضریب میرایی، ارتعاشات رزونانس هارمونیک از مود آشوبناک به شبه متناوب و سپس متناوب تغییر می کند.

Effects of Dielectric Film Viscoelasticity on Dynamic Behavior of Dielectric Elastomer Minimum Energy Structure

In this paper nonlinear dynamic behavior of bending actuators of dielectric elastomer or Dielectric Elastomer Minimum Energy Structure (DEMES) is studied and the effects of viscoelasticity of dielectric film on system response are investigated. Considering hyperelasticity and viscoelasticity of dielectric film, the equation of motion of the actuator is extracted using EulerLagrange method. The natural frequency of small amplitude oscillations around the equilibrium state is calculated by linearizing the original nonlinear equation and the effects of dielectric film prestretch and excitation amplitude on natural frequency is investigated. The numerical simulation of the nonlinear equation of motion for periodic excitation shows that the system possesses harmonic resonances as well as subharmonic and superharmonic resonances. By increasing the damping ratio of the dielectric film, resonance frequency increases for all harmonics and their excitation amplitude decreases. The analytical results show that excitation amplitude of harmonic resonance in chaotic behavior changes to a quasialternate and then an alternative behavior by increasing damping ratio.