TiO2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的电场依赖性

研究电场对TiO_2/硅橡胶复合型介电弹性体动态粘弹性的影响。采用水解法制备无定形TiO_2颗粒,以其为分散相,硅橡胶为基体制备复合型介电弹性体。电致变形测试表明,在20 kV/mm的电场强度条件下,该介电弹性体的电致变形量达46.9%。动态粘弹性测试结果表明,该介电弹性体在5 kV/mm下其储能模量较零场下增大18.1%。说明在电场作用下,TiO_2/硅橡胶复合型介电弹性体的动态粘弹性变化不可忽略,在建立力电模型及器件设计时需予以考虑。     

电流变弹性体夹层结构梁的动力学仿真研究

对电流变弹性体夹层悬臂梁在不同电场控制下的振动响应特性和可控性进行研究。将电流变弹性体等效为一种具有电控力学性能的粘弹性阻尼材料,基于Hamilton原理建立了三层电流变弹性体夹层梁的有限元动力学方程,仿真分析了其在不同外加电场控制下的振动特性。分析结果显示,随着外加电场强度的增加,电流变弹性体夹层梁的固有频率不断增大,振动幅值却不断减小。表明电流变弹性体夹层梁具有与电流变液夹层梁相似的可控振动响应特性,能在外加电场作用下实现对结构振动的实时控制。     

基于介电弹性体的振荡水柱波浪能发电模拟分析

振荡水柱式(OWC)波浪能采集装置结构简单、成本低;介电弹性体作为发电机可以收集人体能、海洋能、风能等,能量密度高、耐冲击、环境适应性强,利用OWC驱动介电弹性体形变发电应用前景好。在FLUENT中建立二维数值水槽OWC模型分析气室内波高和压强的变化规律;在Abaqus有限元分析系统中将波浪进入气室的模拟压强施加到介电弹性体薄膜模型产生形变,采用Simulink计算介电弹性体发电量。结果表明:介电弹性体发电量随着薄膜面积、气室压强增加而增大;随着薄膜厚度、预拉伸强度增大而减小,并且这两者对发电量影响较大。     

单轴预拉伸下电致应变智能材料介电弹性体驱动器机电稳定性分析

介电弹性体驱动器机电稳定性特性是研究衡量介电弹性体性能的重要指标之一。为了解单轴预拉伸下介电弹性体驱动器机电稳定性特性,借助有限元数值模拟手段,从理论建模和仿真计算两方面入手,针对单轴预拉伸条件下介电弹性体驱动器,建立基于Neo-Hookean应变能函数的电致应变模型,根据稳定状态下系统自由能函数对应的海森矩阵正定的特性,建立了介电弹性体驱动器在单轴预拉伸条件下的机电稳定性条件,并采用有限元方法计算了单轴预拉伸条件下驱动器的机电响应。通过分析不同预拉伸水平下极限电致应变、电场强度、电位移等参数关系,获取该介电弹性体驱动器稳态工作区间,推导得到的稳定性条件和有限元建模及仿真分析方法可以为驱动器的设计提供参考。     

无机粒子填充硅橡胶基介电弹性体的研究进展

硅橡胶具有模量低、弹性好、响应快,且其模量在较大温度范围内保持恒定的优点,受到了介电弹性体研究者的广泛关注。然而,硅橡胶介电常数低,用于驱动器时驱动电压高、电致应变小,应用范围受到限制。采用高介电常数的无机粒子填充硅橡胶是提高其介电常数的有效手段之一。综述了常用的高介电无机粒子填充硅橡胶基介电弹性体的研究进展、电致应变性能的影响因素,以及复合介电弹性体的模量增大、介电损耗升高问题及其解决办法。     

电流变液静压导轨系统静动态特性研究

研究了一种以电流变液为润滑介质的静压导轨系统静动态特性。利用液阻网络理论,在分析电场强度与电流变液黏性关系,综合考虑关联参数的基础上,建立了电流变液静压导轨系统的CFD计算数值模型。根据摄动理论,利用Fluent动网格技术,研究了在不同工作变量下电流变液静压导轨的静动态特性。研究结果表明:电场强度、负载因素与初始压力比等工作变量均会对电流变液静压导轨系统性能带来影响;电场强度增强会使系统流量减小,阻尼系数增大,但不会对系统静刚度带来影响;改变切削力载荷频率,导轨系统会出现共振现象,增强电场强度可显著提高系统动刚度,抑制共振时的最大振幅。实验结果与仿真数值一致,为电流变液静压导轨的设计应用提供了理论参考依据。     

液压脉振注射成型机注射过程螺杆动态特性分析

介绍白行设计新型液压脉振注射成型机的注射部分结构性能,分析了螺杆在振动力场下的轴向受力状况,通过将实际螺杆简化成广义螺杆,利用集中质量的方法建立了注射过程螺杆轴向振动响应的物理和数学模型,研究了此种振动装置在注射过程螺杆的动态响应.在工作频率范围内,随着振动频率增大,螺杆响应振幅减小,低频率激励的振幅动态放大系数高于高...     

磁流变弹性体的磁致性能

设计了一种聚氨酯基磁流变弹性体,利用设计的磁致力学性能测试装置,对剪切状态下磁流变弹性体的磁流变效应进行了系统的测试。结果表明,相对磁流变效应随着外加磁场强度的增大而增大,随着激励振幅的增大而减小。预加载位移的大小直接决定这相对磁流变效应,过大的变形会导致相对磁流变效应急剧减小。激励频率对相对磁流变效应影响不大。     

铁电陶瓷/铁氧体叠层共烧体的介电特性

采用电介质物理学等效电路分析方法研究了Pb(Ni1/3Nb2/3)O3基铁电陶瓷与NiZnCu铁氧体叠层共烧体的介电频率响应,探讨了共烧体界面对介电性能的影响.结果表明,叠层共烧体的介电常数随频率的增加而减小,介电损耗随着频率的增加先增大后减小,有明显的损耗峰出现;界面扩散层对叠层共烧体电学响应有影响,叠层共烧体等效电路可视为介电材料层、铁氧体材料层和界面扩散层C re-R re等效电路的串联,并且界面扩散层会对叠层共烧体低频部分的介电响应起作用.     

等双轴预拉伸下介电弹性体驱动器力电稳定性分析

针对等双轴预拉伸条件下的介电弹性体驱动器,开展了驱动器力电特性有限元仿真计算,建立了拉伸率与名义电场强度之间的关系,将仿真结果与已有的理论计算结果进行了对比,二者完全重合;同时根据等双轴预拉伸情况下系统的状态方程,分析不同预拉伸水平下极限电致应变、电场强度、电位移等参数关系,获取该介电弹性体驱动器稳态工作区间;有限元建模及分析方法可以为等双轴预拉伸驱动器的设计提供参考。     

高介电常数BaTiO3陶瓷畴反转电流影响因素的研究

采用溶胶-凝胶结合二次煅烧的方法制备了高介电常数BaTiO3陶瓷,通过X射线衍射分析得到所制备的体系为四方相和立方相共存结构,从扫描电镜的图像中能观察其晶粒尺寸为1μm。通过TF2000铁电分析仪得到其介电常数在煅烧温度为1310℃,保温时间为4h,室温、测试频率为100Hz、测试电压为100V的条件下最大值为38306。研究了BaTiO3铁电陶瓷的反转电流随温度、频率和电压的影响规律,研究发现随着温度的升高反转电流缓慢降低,而随着电场和频率的增加反转电流迅速升高。从能量的观点也能进一步分析温度和电场对于反转电流的影响。     

Digital algorithm based on orthogonal decomposition for measurement of dielectric loss factor

As one of the most important technical indexes for the evaluation of insulation condition, the dielectric loss factor is necessary in preventive experiments and online monitoring of insulation of high-voltage apparatuses in an electric power system. First, the definition of the dielectric loss factor and the impact of the harmonic voltage on that was discussed. Secondly, the voltage and the leakage current were defined as vectors in normed linear space. By using the characteristic of an orthogonal vector in the inner product space, the leakage current signal was decomposed to active and reactive components that were orthogonal. Subsequently, a novel digital algorithm of the dielectric loss factor measurement, which was defined as the ratio of norms of the active current to the reactive current, was proposed. At last, the proposed algorithm was simulated under several conditions such as harmonic voltage and voltage frequency fluctuation. In addition, the proposed algorithm was tested on two electric power capacitors. Both simulation and experiment results were provided and show that the proposed algorithm is simpler and less sensitive to influence factors than the Fourier analysis method.     

聚苯胺@粉煤灰漂珠复合材料的导电及介电性能

为获得具有良好电流变性能的分散相粒子,利用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰粉煤灰漂珠(FAFB),将聚苯胺(PAn)以化学键的方式偶联在修饰后的FAFB(mod-FAFB)表面,形成以mod-FAFB为核、PAn为壳的核-壳结构复合材料。采用FTIR、SEM、数字式四探针以及LCR介电谱仪对PAn@mod-FAFB复合材料的结构与性能进行分析,讨论了不同mod-FAFB含量对PAn@mod-FAFB复合材料导电性能及介电性能的影响。结果表明:以化学键接枝聚合的PAn@mod-FAFB核-壳结构复合材料电导率相对较高,且随mod-FAFB含量的增加而减小;在较低交变电场频率(100~2 000kHz)下其相对介电常数较大,且随mod-FAFB含量的增多,PAn@mod-FAFB复合材料的介电常数明显减小;PAn@mod-FAFB复合材料的介电损耗相对较小,随mod-FAFB含量的增多而急剧减小。     

基于磁流变技术的对称气动缸动力机构

针对传统的阀控对称气动缸动力机构,将普通对称式气缸和自制的磁流变液(MRF)阻尼器串联构成一种新型的磁流变(MR)对称动力机构.首先介绍了该动力机构的工作原理,然后对机构进行数学建模,通过MATLAB的仿真进行特性分析.分析结果表明,该种新型磁流变对称动力机构能够克服传统的气动伺服系统的缺点,具有高响应、高刚度、阻尼任意可控可调等一系列特殊性能.为解决非线性严重的气动伺服系统难以控制的问题寻求了一条很有前景的新途径.     

高速曲面胶印机橡皮滚筒动态特性分析

目的在考虑轴承支承刚度的情况下,对橡皮滚筒进行模态分析和谐响应分析。方法采用有限元分析软件Ansys对橡皮滚筒进行有限元建模。结果分析得出其前五阶模态振型和固有频率,以及轴承支承刚度对橡皮滚筒固有频率的影响,通过谐响应分析得出橡皮滚筒在载荷冲击下的位移频率响应曲线。结论分析结果表明,该型曲面胶印机橡皮滚筒动态特性良好,可有效保证印刷质量。     

尼龙6/粘土聚合物纳米复合材料的性能表征——(I)电性能研究

使用Haake-90型双螺杆挤出机制备一系列粘土含量不同的尼龙6/粘土纳米聚合物复合材料,测试其介电常数、介电损耗、介电稳定性能以及电击穿强度,并讨论了粘土含量对纳米复合体系电性能的影响。研究发现,加入纳米粘土后材料的介电常数、介电损耗明显减小,同时介电稳定性能有了大幅度提高,但电击穿强度无明显变化。     

The influence of zinc oxide–cerium oxide nanoparticles on the structural characteristics and electrical properties of polyvinyl alcohol films

With the objective to investigate the influence of zinc oxide–cerium oxide (ZnO–Ce₂O₃) nanoparticles on the electrical properties of polyvinyl alcohol (PVA), PVA/ZnO–Ce₂O₃ nanocomposite films were prepared by solution intercalation method with different weight percentage viz., 0.5, 1.0, and 2.0?wt% of ZnO–Ce₂O₃ nanoparticles. The fabricated nanocomposites were characterized by Fourier transform-infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC). The effect of ZnO–Ce₂O₃ nanoparticles on the dielectric constant (ε′), dielectric loss (ε″), electric modulus (M′ and M″), ac conductivity (σ _ac), and dielectric loss tangent (tan δ) over a range of frequencies at room temperature of PVA nanocomposites have been studied. FT-IR, XRD, and DSC analysis indicates the nature of ZnO–Ce₂O₃ nanoparticles interaction with the PVA matrix. The morphological behavior of the nanocomposites has been performed using scanning electron microscopy (SEM). The dielectric behaviors such as dielectric constant (ε′) and dielectric loss (ε″) increases with increase in nanoparticle concentration, but decreases with increase in frequency. But, the electric modulus (M′) increases with increase in frequency. Dielectric loss tangent (tan δ) decreases with increase in filler content at lower frequency, but at higher frequencies the tan δ increases with increase in nanoparticles content. AC conductivity (σ _ac) of PVA/ZnO–Ce₂O₃ nanocomposites increases with increasing frequency following the universal dielectric response law.     

杜芬型滑移系统振动非线性评估

以叠加原理为判别准则,通过计算杜芬型滑移系统对双频简谐激励作用的动力响应,分析系统的振动非线性及其影响因素。结果表明,恢复力非线性与阻尼非线性存在相互作用机制,一定条件下摩擦阻尼的增加可以抑制恢复力非线性的发挥,系统整体振动的非线性并非两者效应的简单累加。外部激励的影响体现在其幅值和频率两个方面,双频激励强度均较大时会激发系统的振动非线性。     

介质谐振器介电参数频响特性及频率温度系数的测量

本文讨论了微波介质谐振器介电参数频响特性和频率温度系数的测试方法、测试装置和测试系统。用Q值较高的TE0mn模作为测试介电参数的工作模式 ,取不同下标m和n的TE0mn模式进行测量 ,以获得介电参数的频响特性。为克服常规测试方法因耦合方式不当激励起杂模干扰高次TE0mn 模测试的问题 ,提出了新的耦合方式 ,研制了测试装置。同时 ,还研制了结构巧妙的频率温度系数测试装置。实测表明 ,该测试方法、测试装置和测试系统能对介电参数频响特性及频率温度系数进行快速、准确、可靠、无损伤和批量的自动测试。