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模型参数对IPMC变形性能影响分析
  • ISSN号:1000-4939
  • 期刊名称:应用力学学报
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:O362[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]湖北省交通运输厅通信信息中心,武汉430030, [2]华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074, [3]长江水利委员会长江科学院材料与结构室,武汉430010
  • 相关基金:国家自然科学基金(10972048)
  • 相关项目:IPMC智能材料电致动机理研究与变形控制
作者: 漆炜|樊建平|
中文摘要:

基于电场-化学场-机械场耦合作用机理,采用数值模拟方法,建立了RC模拟电路,分析了IPMC在外加电压场作用下模拟参数对电流和电流积分的影响;采用标准三参数模型模拟Nafion膜线黏弹性力学行为,得到了随时间衰减的杨氏模量表达式。分析结果表明:膜内电流积分是一个决定性因素,它直接控制着膜内钠离子的迁移运动;电容增大时,膜内电流积分增大,从而加速了膜内钠离子的迁移运动,同时宏观位移也随之增大;电阻增大时,膜内电流积分与宏观位移均随之减小。引入静电应力作为初始应力,对悬臂梁挠曲变形进行了细观分析,结果表明其最大挠曲变形的旋转角可达到24°。

英文摘要:

Based on electro-chemical-mechanical field interaction,the aim of the paper is to study the IPMC(ion-exchange polymer metal composite) macroscopic deformation and parameters effect by numerical simulation method.The virtual RC(resistor-capacitor) circuit is constructed to reflect the influence of simulation parameters on the electric current and current integration under the action of external electric field.The calculation results illustrate that the current integration is a decisive parameter.It can be used to control the migration movement of the N + ion within the Nafion membrane.If increasing the capacitor,the current integration enlarge and moving speed of N + ion within the Nafion membrane speed up,so that the macroscopic deformation increases.Nevertheless,if increasing the resistance,the current integration decline and the macroscopic deformation decrease.Using the standard three-parameter visco-elastic model,the numerical simulation is carried out to describe the visco-elastic mechanical behavior of Nafion membrane.The expression about the Young’s modulus with time decay is obtained,which can be used to describe the bending deflection of cantilever beam more accurately.Through the micro-analysis,the deformation about IPMC can be achieved by introducing the static-electric stress as the initial stress.The rotate angle corresponds to the maximum deflection of the cantilever beam is 24 degree.

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期刊信息
  • 《应用力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:西安交通大学
  • 主编:陈宜亨
  • 地址:西安市咸宁西路28号西安交通大学
  • 邮编:710049
  • 邮箱:cjam@mail.xjtu.edu.cn
  • 电话:029-82668756
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4939
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1112/O3
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)及我国力学类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8573