功能梯度软电活性管的非线性响应与轴对称波传播
软凝聚态物质
2020-12-08 v1 斑图形成与孤子
摘要
软电活性（SEA）材料可被设计与制造出材料性质的梯度，以改变并潜在改善其使用中的力学响应。在此，我们研究由功能梯度 SEA 材料制成、并承受若干偏置场（包括轴向预拉伸、内/外压以及厚度方向电压）的软圆管的非线性响应与轴对称波传播。我们取材料的能量密度函数为 Mooney-Rivlin 理想电介质型，其材料参数沿径向线性变化。我们采用非线性电弹性一般理论显式地得到管对施加场的非线性响应。为研究非均匀偏置场下的波传播，我们在状态空间形式体系内建立增量运动方程。我们采用近似层合技术推导叠加在有限变形态上的小振幅扭转波与纵波的解析频散关系。随后全面的数值结果说明，材料梯度与偏置场对管的静态非线性响应及轴对称波传播有显著影响。本研究为设计具有更优性能的 SEA 执行器、定制可调 SEA 波导以及非破坏性表征功能梯度管状结构奠定基础。
引用
@article{arxiv.2008.13476,
title = {Nonlinear response and axisymmetric wave propagation in functionally graded soft electro-active tubes},
author = {Bin Wu and Michel Destrade and Weiqiu Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13476},
year = {2020}
}