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基于NeoHooken的介电弹性体单轴拉伸发电特性研究-农业机械学报.PDF

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基于NeoHooken的介电弹性体单轴拉伸发电特性研究-农业机械学报

2016年 3月 农 业 机 械 学 报 第 47卷 第 3期 doi:10.6041/j.issn.10001298.2016.03.055 基于Neo Hooken的介电弹性体单轴拉伸发电特性研究 曹建波 葛彩军 鄂世举 刘爱飞 金丽丽 江孝琪 (浙江师范大学工学院,金华 321000) 摘要:为研究介电弹性体发电机(DEG)在单轴拉伸下的发电特性,结合 Neo Hooken模型建立了DEG在单轴拉伸 下的机电耦合数学模型,运用 Matlab/Simulink软件建立了 DEG的单轴发电仿真模型,对 DEG的发电过程及拉伸 力、拉伸率、初始电压与电势差之间的关系进行了仿真研究,通过搭建 DEG发电测试试验台,进行了试验研究并与 仿真结果进行对比。仿真和试验结果表明在单轴拉伸收缩发电过程中,DEG两端电压先降后升;在初始拉伸时和 即将拉伸至最大时电压有两个突变点;电势差随着初始电压、拉伸力的增加而近似线性增加。 关键词:介电弹性体发电机;单轴拉伸;发电机理;机电耦合模型 中图分类号:TB381 文献标识码:A 文章编号:10001298(2016)03038906 PowerGeneratingCharacteristicsofUniaxialTensileforDEG BasedonNeo HookenModel CaoJianbo GeCaijun EShiju LiuAifei JinLili JiangXiaoqi (CollegeofEngineering,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua321000,China) Abstract:Tostudythepowergenerationcharacteristicsofelastomerunderuniaxialtensilesituation,the mathematicalmodelofdielectricelastomersunderuniaxialtensilewasestablishedbasedonNeo Hooken model,andthecorrespondingsimulationmodelwassetupinMatlab/Simulinkenvironment.The relationshipsamongappliedforce,stretchrate,initialvoltage,andpowergenerationwerestudiedby usingthesimulationmodel;theresultswerecomparedtotheexperimentalresults,andagoodagreement wasfound.Bothsimulationandexperimentresultsshowedthatthegeneratingcapacityofdielectric elastomerinthepowergenerationprocesswasincreasedastheappliedforce,stretchrate,andinitial voltageincreased.Simulationresultswerecomparedwithtestresults,andthemainreasonwasanalyzed thattheexperimentalresultswerelowerthanthesimulationones:internalresistanceofDEG,systemic obstruction,voltagelossofelectroniccomponents,measurementerrorandsoon.Theexperimental resultsandresearchconclusionsprovideawayforlaterperiodjobofDEGgenerator,andthisstudy providesthebasisforafurtherstudyofth

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