屈曲介电弹性体的形状选择建模

边缘被固定的介电弹性体在施加足够电压时会屈曲，导致非平凡的平面外变形。我们使用非线性弹性模型对此情况进行数值研究，该模型解耦了作用于弹性体的两个主静电应力：由带相反电荷电极相互吸引引起的法向压力，以及由电极边缘同号电荷排斥引起的切向剪切（“边缘效应”）。这些通过物理上简化的边界条件进入模型，并在固定参考域中使用无量纲方法施加。该方法对小至中等应变有效，且易于在通用非线性弹性代码中实现。我们通过将模拟的平衡形状与实验直接比较来验证模型。对于轴对称屈曲的圆形电极，捕获了挠度剖面的形状。不同宽度的环形电极产生方位角波纹，其波长与我们的模拟相符。在这种情况下，计算多个平衡态至关重要，因为非线性求解器（牛顿法）获得的第一个模型解往往不是能量有利态。我们使用称为“ deflation”的数值技术来解决此问题。最后，我们观察到长矩形条带情况可能获得的大量不同解。