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达纳州比萨拉；马哈茂德·贾巴里恩

一种简化的混合有限元公式，用于模拟电活性聚合物在有限变形下的粘弹性响应。 （英语） 兹比尔1440.74375

数学。机械。固体 24，第5期，1578-1610（2019）.
小结：在这项工作中，采用了一种参数识别程序来表征广泛使用的介质弹性体VHB。校准程序是使用以前工作中发现的各种实验数据进行的，包括单轴和多轴试验。与单轴试验不同，多轴试验产生非均匀变形场，因此，采用有限元方法获得多轴试验的数值解。在这里，使用简化的混合有限元公式开发了一个数值方案，该方案消除了电活性聚合物中可能存在的体积锁定，并提高了计算效率，因为可以避免静态冷凝。考虑到不同类型的实验，制定了目标函数，用于计算计算模型所得结果与实测实验数据之间的差异。当目标函数达到最小值时，提取材料参数，该最小值是通过Matlab中的fminsearch应用迭代程序获得的。在提取的参数和开发的有限元公式中，进行了大量仿真，表明了计算模型的效率。

引用于6文件

MSC公司：

74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
74D10型 记忆材料的非线性本构方程
74英尺15英寸 固体力学中的电磁效应

关键词：

有限元公式；粘弹性；机电耦合；电活性聚合物；VHB（甚高频）

软件：

更快；fminsearch公司；Matlab公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{D.Bishara}和\textit{M.Jabareen}，数学。机械。固体24，No.5，1578--1610（2019；Zbl 1440.74375）
全文： 内政部

参考文献：

[1] [1] Pelline，RE，Kornbluh，RD，Joseph，JP。用柔性电极作为驱动手段的聚合物电介质的电致伸缩。传感器执行器A 1998；64: 77-85.
[2] [2] Pelline，R，Kornbluh，R，Kfod，G.基于介电弹性体的高应变致动器材料。Adv Mater 2000；12: 1223-1225.
[3] [3] Bar-Cohen，Y.电活性聚合物作为人工肌肉：综述。2002年宇宙飞船火箭杂志；39: 822-827.
[4] [4] 阿根廷图宾。弹性电介质。鼠力学杂志1956；5: 849-915. ·Zbl 0072.23803号
[5] [5] Eringen，AC。《电弹性静力学基础》。国际工程科学杂志1963；1: 127-153.
[6] [6] Dorfmann，A，Ogden，RW。非线性电弹性。机械学报2005；第174页：第167-183页·Zbl 1066.74024号
[7] [7] Dorfmann，A，Ogden，RW。非线性电弹性变形。《弹性力学杂志》2006；82: 99-127. ·Zbl 1091.74014号
[8] [8] Bustamante，R，Dorfmann，A，Ogden，RW。非线性电弹性静力学：变分框架。Z Angew数学物理2009；60: 154-177. ·Zbl 1161.74022号
[9] [9] JL埃里克森。重温弹性电介质理论。2007年《大鼠力学年鉴》；183: 299-313. ·Zbl 1171.74019号
[10] [10] McMeeking，RM，Landis，CM。可变形电介质材料的静电力和储能。应用力学杂志2005；72: 581-590. ·Zbl 1111.74551号
[11] [11] McMeeking、RM、Landis、CM、Jimenez、SMA。材料静电和机械联合加载的虚功原理。国际非林学杂志2007；42: 831-838.
[12] [12] Plante，JS，Dubowsky，S.关于介电弹性体致动器的性能机制。传感器执行器A 2007；137: 96-109.
[13] [13] Bergstroem，JS，Boyce，MC。弹性体大应变时间相关行为的本构建模。机械物理固体杂志1998；46: 931-954. ·Zbl 1056.74500号
[14] [14] Wissler，M，Mazza，E.介电弹性体致动器中的机电耦合。传感器执行器A 2007；138: 384-393.
[15] [15] Vu，DK，Steinmann，P，Possart，G.非线性电弹性数值建模。国际数理工程杂志2007；70: 685-704. ·Zbl 1194.74075号
[16] [16] Vu，DK，Steinmann，P.非线性电弹性静力学和磁弹性静力学中的材料和空间运动问题。数学机械实体2010；15:239-257·Zbl 1257.74053号
[17] [17] Vu，DK，Steinmann，P.关于非线性电弹静力学的三维耦合BEM-FEM模拟。计算方法应用机械工程2012；201-204: 82-90. ·Zbl 1239.74096号
[18] [18] Vu，DK，Steinmann，P.关于考虑自由空间的非线性电弹性静力学中的空间和材料运动问题。数学机械固体2012；17: 803-823. ·Zbl 07278890号
[19] [19] Zhao，X，Koh，SJA，Suo，Z.介电弹性体的非平衡热力学。国际应用力学杂志2011；3: 203-217.
[20] [20] Hong，W.粘弹性电介质建模。机械物理固体杂志2011；59: 637-650. ·Zbl 1270.74069号
[21] [21]Ask，A，Menzel，A，Ristinmaa，M.电粘弹性聚合物中的电致伸缩。机械材料2012；50: 9-21.
[22] [22]Ask，A，Menzel，A，Ristinmaa，M.粘性电致伸缩聚合物的现象学建模。国际非林学杂志2012；47: 156-165.
[23] [23]Bueschel，A，Klinkel，S，Wagner，W.介电弹性体-非线性粘电弹性的数值模拟。国际J数字方法工程2013；93: 834-856. ·Zbl 1352.74190号
[24] [24]Park，HS，Suo，Z，Zhou，J.介质弹性体换能器非均匀变形和机电不稳定性的动态有限元方法。国际J固体结构2012；49: 2187-2194.
[25] [25]Park，HS，Wang，Q，Zhao，X.介电聚合物表面的机电不稳定性：建模与实验。2013年计算方法应用机械工程；260: 40-49.
[26] [26]Park，HS，Nguyen，TD.介电弹性体中机电不稳定性的粘弹性效应。软物质2013；9: 1031-1042.
[27] [27]Ask，A，Denzer，R，Menzel，A.准不可压缩有限电弹性的基于逆运动的形式发现。国际数学工程杂志2013；第96页：第554-572页·Zbl 1352.74114号
[28] [28]Miehe，C，Vallicotti，D，Zah，D。电活性材料有限电弹静态计算结构和材料稳定性分析。国际J数字方法工程2015；102: 1605-1637. ·Zbl 1352.74115号
[29] [29]Gil，AJ，Ortigosa，R.基于凸多变量应变能的大应变电力学新框架：变分公式和材料特性。2016年计算方法应用机械工程；302: 293-328. ·Zbl 1425.74024号
[30] [30]Ortigosa，R，Gil，AJ。基于凸多变量应变能的大应变近似和真实不可压缩机电计算框架。2016年计算方法应用机械工程；310: 297-334. ·Zbl 1439.74123号
[31] [31]Ortigosa，R，Gil，AJ。基于凸多变量应变能的大应变电力学新框架：守恒定律、双曲性和电磁力学的扩展。2016年计算方法应用机械工程；309: 202-242. ·Zbl 1439.74122号
[32] [32]Ortigosa，R，Gil，AJ。基于凸多变量应变能的大应变机电学新框架：有限元离散化和计算实现。2016年计算方法应用机械工程；302: 329-360. ·Zbl 1425.74086号
[33] [33]Ortigosa，R，Gil，AJ。基于几何精确壳理论的凸多变量应变能的不可压缩机电计算框架。2017年计算方法应用机械工程；317: 792-816. ·Zbl 1439.74178号
[34] [34]Poya，R，Gil，AJ，Ortigosa，R.高性能数据并行张量收缩框架：耦合机电的应用。2017年计算机物理通讯；216: 35-52.
[35] [35]Poya，R，Gil，AJ，Ortigosa，R.机电力学的曲线高阶有限元框架：从线性电弹性到大规模可变形介电弹性体。2018年计算方法应用机械工程；329: 75-117. ·Zbl 1439.74461号
[36] [36]Zhang，X，Löwe，C，Wissler，M.致动器技术中的介电弹性体。高级工程师2005；7:361-367。
[37] [37]Johnitz，M，Steeb，H，Diebels，S.非线性粘弹性聚氨酯系统的实验和理论研究。《材料科学杂志》2007；42: 9894-9904.
[38] [38]Brochu，P，Pei，Q.致动器和人造肌肉用介电弹性体的进展。Macromol Rapid Commun 2010；31: 10-36.
[39] [39]Kofod，G.介电弹性体致动器。博士论文，丹麦技术大学，2001年。
[40] [40]Wissler，M，Mazza，E.介电弹性体致动器的建模与仿真。Smart Mater Struct 2005；14: 1396-1402.
[41] [41]Sheng，J，Chen，H，Qiang，J.致动器用介电弹性体的热、机械和介电性能。宏观科学杂志B 2012；51: 2093-2104.
[42] [42]Wissler，MT.介质弹性体致动器建模。2007年，瑞士联邦理工学院博士论文。
[43] [43]Wissler，M，Mazza，E.介电弹性体致动器中使用的丙烯酸弹性体的机械行为。传感器执行器A 2007；134: 494-504.
[44] [44]Hossain，M，Vu，DK，Steinmann，P.VHB 4910聚合物的实验研究和数值模拟。计算机材料科学2012；59: 65-74.
[45] [45]York，A，Dunn，J，Seelecke，S.电介质电活性聚合物致动器的滞后和速率相关机电行为的实验表征。Smart Mater Struct 2010；19: 094014.
[46] [46]Ogden，RW，Steigmann，DJ。磁弹性和电弹性材料的力学和电动力学。纽约：施普林格出版社，2011年·Zbl 1209.74005号
[47] [47]Coleman，BD，Noll，W.具有热传导和粘度的弹性材料的热力学。1963年《大鼠力学年鉴》；13: 167-178. ·Zbl 0113.17802号
[48] [48]格林，MS，托博斯基，AV。松弛聚合物介质理论的新方法。化学物理杂志1946；14: 80-92.
[49] [49]Lubliner，J.橡胶粘弹性模型。1985年机械研究委员会；12:93-99。
[50] [50]Linder，C，Tkachuk，M，Miehe，C。一种基于微观力学驱动的扩散瞬态网络模型及其与有限橡胶粘弹性的结合。《机械物理固体杂志》2011；59: 2134-2156. ·Zbl 1270.74035号
[51] [51]Jabareen，M.关于使用混合有限元公式模拟电活性聚合物中的机电耦合。Procedia IUTAM 2015；12: 105-115.
[52] [52]青木，T，大石，T，松本，T。移液管抽吸用于软组织局部刚度测量。Ann Biomed Eng 1997；25: 581-587.
[53] [53]Kauer，M.《软组织的逆向有限元特征与抽吸实验》《软组织逆向有限元特性与抽吸》。2001年，瑞士联邦理工学院博士论文·Zbl 1041.68645号
[54] [54]Nava，A，Mazza，E，Furrer，M.人体肝脏的体内机械特性。2008年医学图像分析；12: 203-216.
[55] [55]Weickenmeier，J，Jabareen，M，Mazza，E.面部浅表软组织的基于吸力的机械表征。生物技术杂志2015；48: 4279-4286.
[56] [56]Lagarias，JC，Reeds，JA，Wright，MH.低维Nelder-Mead单纯形方法的收敛性。SIAM J Optimiz 1998；9: 112-147. ·Zbl 1005.90056号
[57] [57]查帕罗，BM，苏利埃，S，梅内塞斯，LF。材料参数识别：基于梯度、遗传和混合优化算法。计算机材料科学2008；44: 339-346.
[58] [58]Bar-Cohen，Y.仿生学-利用自然激励人类创新。Biosinric Biomimet 2006；1:P1-P12。
[59] [59]Wissler，M，Mazza，E.由介电弹性体制成的预训练圆形致动器的建模。传感器执行器A 2005；120: 184-192.
[60] [60]Reese，S，Govindjee，S。
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