软电活管的非轴对称振动：由电压控制及应变硬化效应
软凝聚态物质
2024-06-21 v1 斑图形成与孤子
摘要
软电活(SEA)结构的材料性质对外部电机械偏置场（如预拉伸和电刺激）高度敏感，这些场产生显著的联动效应并影响其动力学特性。本文分析了在径向施加电压和轴向预拉伸的组合作用下， incompressible SEA 圆柱管的电气可调非轴对称振动。依据非线性电弹性理论及其关于叠加扰动的线性化理论，推导了针对Gent理想介电模型的SEA管对非均匀偏置场的非线性静响应。运用状态空间法，有效求得电压控制下小幅度三维非轴对称振动的频率方程，涵盖从纯径向呼吸模、扭转模、轴对称纵向模到棱柱型扩散模等多种行为。还进行详尽的数值分析，验证了该方法与传统位移方法的可行性，阐明了施加电压、轴向预拉伸及应变硬化效应对SEA管非线性静响应和振动行为的影响。本研究明确指出，通过操控电机械偏置场可实现对SEA管小幅度振动特性的调控。结果应惠及基于SEA管制造的电压控制共振器的实验工作与设计。
引用
@article{arxiv.2406.13483,
title = {Voltage-controlled non-axisymmetric vibrations of soft electro-active tubes with strain-stiffening effect},
author = {F. Zhu and B. Wu and M. Destrade and H. Wang and R. Bao and W. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.13483},
year = {2024}
}