光致形狀記憶聚合物作動器及自調(diào)諧式俘能器的研究.pdf

1、光致形狀記憶聚合物在外界光照的刺激下能夠產(chǎn)生形變并且同時改變自身的楊氏模量。與形狀記憶合金相比，光致形狀記憶聚合物具有可塑性強，非接觸式控制等優(yōu)點，因此該材料具有良好的應用前景。本文主要以光致形狀記憶聚合物為研究對象，針對其在梁的靜態(tài)變形控制以及自調(diào)諧式壓電俘能器方面展開研究。在對光致形狀記憶聚合物進行建模時，首先根據(jù)比爾-朗伯-布格定律建立在光致形狀記憶聚合物厚度方向上的光照強度分布。其次，根據(jù)對光致形狀記憶聚合物照射光的波長不同，將

2、該化學反應分為正反應和逆反應;通過一階化學動力學方程對正、逆反應中的光學活性物質(zhì)的濃度進行理論分析。在梁的靜態(tài)變形控制研究中，本文建立了光致形狀記憶聚合物在預拉伸條件下的本構方程，給出了在光致形狀記憶聚合物作動器作用下梁的末端位移響應求解過程。隨后在算例分析中對比了梁在不同的邊界條件和外載荷作用下，光致形狀記憶聚合物作動器對靜態(tài)變形控制的效果;分析了當邊界條件和外載荷確定時，光致形狀記憶聚合物作動器在彈性梁上的最優(yōu)粘貼位置。在此理論基礎

3、上，進行了懸臂梁靜態(tài)變形控制實驗，實驗首先定性的驗證了光致形狀記憶聚合物作動器的可行性。其次，將光致形狀記憶聚合物作動器作用下的懸臂梁末端位移實驗數(shù)據(jù)與理論進行對比。在應用中，給出了光致形狀記憶聚合物末端執(zhí)行器的工作行程和最大負載。在自調(diào)諧式壓電俘能器的研究中，首先針對材料的楊氏模量變化進行了理論建模，其次根據(jù)層合梁理論對各階模態(tài)的固有頻率的變化進行了求解，最后結合正壓電效應，分析在采用純電阻作為外部負載時，閉路條件下俘能器的輸出電壓及