Shape Bifurcation of a Spherical Dielectric Elastomer Balloon under the Actions of Internal Pressure and Electric Voltage
本文通过线性扰动分析和自由能二阶变分稳定性分析，研究了内压与电压作用下球形介电弹性体气球的分岔行为，揭示了不同控制模式下非球形变形的能量稳定性差异。
2015-06-12 cond-mat.soft
Tuning the pull-in instability of soft dielectric elastomers through loading protocols
当电介质弹性体的厚度急剧减小导致电击穿时，会发生拉入（或机电）不稳定性，这限制了电介质器件的应用。本文通过对驱动系统自由能的分析，导出了电压控制、电荷控制、固定预紧力和固定预拉伸等不同加载方式下驱动系统吸合不稳定性的判据。Hessian准则确定了加载曲线中的最大值，超过该最大值，弹性体将迅速拉伸并失去稳定性，并且可以被视为失效路径。我们提出了数值计算的新胡克理想介电常数，并获得最大允许的致动拉伸的电介质之前，失败的电击穿。我们发现，施加一个固定的预应力或固定的预拉伸到电荷驱动的电介质可能会降低弹性体的拉伸性，这是一种情况下发生的电压驱动的电介质的情况相反。结果表明，通过调节驱动方法，可以实现无吸合不稳定性的介质弹性体的可逆大驱动。
2020-08-31 cond-mat.soft
The Rayleigh-Lamb wave propagation in dielectric elastomer layers subjected to large deformations
本文研究了弹性体介质层中波的传播。为此，增量运动叠加均匀有限变形引起的偏置电场和预拉伸确定。首先，我们研究的情况下，机械牵引自由层，这是一个扩展的瑞利-兰姆问题在纯弹性的情况下。还考虑了另外两种装载配置。随后，数值例子的色散关系进行评估的电介质固体由一个增强的新胡克应变能。结果表明，相速度和频率强烈依赖于电激励和预拉伸。这些发现使自己有可能控制传播速度，以及过滤特定的频率与适当的选择的电偏置场。
2011-06-26 cond-mat.soft
Monolithic shape-programmable dielectric liquid crystal elastomer actuators
大型机器人系统具有高速、精确和灵活的功能。然而，软机器人执行复杂任务的能力，特别是在厘米和毫米级，仍然是有限的，因为没有快速，节能的软致动器，可以编程改变形状。在这里，我们结合了两种不同的活性材料的理想特性：介电弹性体的快速有效的致动和液晶弹性体的简易形状可编程性到一个单一的形状变化的电致动器。单轴对齐的整料实现超过120%/s的应变速率，能量转换效率为20%，同时移动超过700倍致动器重量的负载。组合式执行器技术为软机器人及其他领域的应用提供了前所未有的小型化机会，具有精度，效率和更多的自由度。
2019-04-21 cond-mat.soft
Bending control and instability of functionally graded dielectric elastomers
当电势差施加到其主表面上的顺应性电极时，在其厚度上呈现材料特性梯度的介电弹性体的矩形板将不均匀地变形，因为平行于主表面的每个平面将膨胀或收缩到不同程度。本文基于电弹性非线性理论，研究了功能梯度介质板在剪切弹性模量和介电常数均随厚度坐标变化时的电压诱导弯曲响应。该理论被示出为一个新胡克电弹性能量函数的剪切模量和介电常数线性变化的厚度。我们发现，在一般的弯曲角增加的电势差提供的Hessian仍然是积极的，但不稳定性可能会出现的电势差增加和Hessian消失。我们推导出预测的不稳定性的海森准则，并显示如何的材料梯度可以被调整，以控制弯曲形状，并延迟或促进发病的弹性体的不稳定性。
2020-12-05 cond-mat.soft
Enhanced electro-actuation in dielectric elastomers: the non-linear effect of free ions
增塑聚氯乙烯（PVC）是一种新型的电活性聚合物，近年来引起了人们极大的兴趣。在几百伏/毫米的电场下，PVC凝胶发生大的变形。这些凝胶可用作人造肌肉和其他软机器人设备，具有与传统介电弹性体完全不同的惊人变形行为。在这里，我们提出了一个简单的模型的PVC凝胶的电活性，并显示其介电行为的自由离子的非线性效应。结果发现，它们的特殊变形行为是由于电润湿效应和它们的界面张力的变化。此外，我们推导出的表面张力以及凝胶的表观介电常数的解析表达式。该理论表明，移动的自由离子的大小在确定电致变形中具有至关重要的作用，开辟了电活性凝胶致动器的新颖和创新设计的道路。
2022-05-15 cond-mat.soft
Electromechanical Domain Wall Propagation in Dielectric Elastomers: An Exact Geometric Resolution via Conformal Mapping
Tianjin University（天津大学）
本文针对介电弹性体机电相变的畴壁传播问题，提出基于共形映射的渐近精确几何框架，结合Gent模型与BPS分析得到精确标度关系，为活性软物质几何不稳定性提供确定性范式。
2026-09-04 cond-mat.soft math-ph math.MP
Manipulating P-and S-elastic waves in dielectric elastomers via external electric stimuli
本文研究了在静电场作用下弹性波在形变介质弹性体中的传播。为了分析纵向（P-）和横向（S-）波的传播，我们利用可压缩材料模型。我们导出了理想和丰富的介电弹性体模型的广义声学张量和弹性波相速度的显式表达式。分析了弹性波传播的慢度曲线，发现了P-S模解纠缠现象。特别地，通过施加电场来分离P波和S波。P波和S波之间的发散角强烈地依赖于所施加的静电激励。电场的影响对材料模型敏感。因此，对于理想介质模型，面内剪切速度随电场的增大而增大，而对于富集介质模型，面内剪切速度随材料常数的增大而减小。类似地，发散角随着电场的增加而逐渐增加，而对于富集模型，该角度可以是有界的。材料的可压缩性影响P波速度，并且，对于相对可压缩的材料，慢度曲线从圆形演变为椭圆形，表现在P波的反射角的增加。结果，发散角随着材料可压缩性的增加而减小。
2015-12-31 cond-mat.soft
Analysis of viscoelastic soft dielectric elastomer generators operating in an electrical circuit
软介电弹性体发生器（DEG）的预测模型必须考虑弹性体填充物、可变电容器和连接设备所有元件的电路的机电行为的现实模型。在本文中，这样一个目标是通过提出一个完整的框架，可靠的模拟软能源收割机。特别地，通过连接由机械功源周期性拉伸的电容器，通过二极管与电池并联，并与消耗所产生的能量的电负载并联，来实现简单的电路。电模型包括模拟电极的效果和通过介电膜不变地存在的传导电流的效果的电阻。由于这些器械在大变形时会经历大量机电负载循环，因此必须考虑材料的时间相关响应，因为它会强烈影响发生器的结果。为此，聚合物的粘弹性行为和可能的变化与应变的介电常数进行了仔细分析，通过一个拟议的耦合电粘弹性本构模型，校准的实验数据，在文献中提供的不可压缩的polyacrylate弹性体（3M VHB 4910）。数值结果显示的重要性，时间依赖性的行为上的DEG的性能评价为不同的加载条件下，即等双轴和单轴，在最后一节中报道。
2016-09-18 cond-mat.soft
The role of electrostriction on the stability of dielectric elastomer actuators
在软介电弹性体领域中，电致伸缩的概念表示电容率对应变的依赖性。本文旨在研究电致伸缩对均匀电致动介质弹性体致动器稳定性行为的影响。特别是，三个目标的追求和实现：i）在一般的非线性理论的电弹性现象的描述; ii）最近提出的电弹性体的分叉理论的应用，以确定其在预应力或预拉伸介质层的机电和扩散模式的不稳定性的发病的作用;（3）均匀介电弹性体中能带局部化不稳定性的分析。一个典型的软丙烯酸弹性体的结果表明，电致伸缩是负责对扩散模式不稳定性的增强，而它代表了一个重要的属性-必须考虑-为了提供一个解决方案的机电带本地化的问题，这可以被解释为一个可能的原因电击穿。最后，对机械压缩板和电激励板的屈曲应力进行了比较。
2013-10-01 cond-mat.other cond-mat.soft
Stable wrinkling in voltage and charge controlled dielectric membranes
具有柔性电极的薄介电弹性体在机电载荷作用下表现出各种类型的不稳定性。在Fosdick和Tang（J. Elasticity 88，255-297，2007）的基于能量的公式的指导下，在此我们提供了关于介电弹性体的稳定性的能量观点，并且我们强调了电压控制和电荷控制之间的基本能量划分。通过使用能量弛豫的概念，我们描述了新胡克理想弹性体的双稳态，我们表明，在电压控制双稳态是稳定的，只要张力延伸不等式成立，而双稳态总是稳定的电荷控制。最后，我们说明了一些例子，涉及均匀和不均匀的变形，显示的类型和层次的不稳定性发生在介电膜可以调整通过适当的选择的边界条件。
2019-08-19 cond-mat.soft
Exploiting Instabilities to Enable Large Shape Transformations in Dielectric Elastomers
针对介电弹性体高压驱动难题，本文提出利用机电 TK 对称性破缺分岔产生的等能软模，以小面内电场实现大变形，并经理论与带图案电极的有限元仿真验证。
2025-01-07 cond-mat.soft
Vibrations and waves in soft dielectric elastomer structures
介电弹性体（DE）是一种多功能材料，具有显著的特点，在开发柔软，轻质和小型传感器和机器人方面非常有吸引力。本文回顾了柔性DE结构的力学，重点是它们的动力响应，包括典型结构的振动和波动。根据Dorfmann和Ogden的描述，简要地总结了非线性电弹性力学的基本公式。然后，根据所采用的几何构形和坐标，概述了DE板壳线性化动力学问题研究的最新进展。一些有趣的观察，从数值结果突出显示，并讨论了潜在的物理。为了完整起见，本文还讨论了DE结构的非线性动力特性。对于具有周期性布置的DE结构，即，DE声子晶体（PC）或超材料，本文综述了其设计、解决方案和结果，以说明通过大的可逆变形和机电耦合实现的能带结构的宽范围可调谐性。目前的文献综述可能是一个有用的指导未来的动态主题的DE结构的研究。
2022-10-24 cond-mat.soft
Dielectric Elastomer Actuator biased by Magnetorheological Elastomer with Permanent Magnet
针对介电弹性体驱动器的偏置优化需求，提出采用磁流变弹性体构建新型偏置结构，经实验验证其可实现宽位移范围，并分析了该方案的优缺点。
2023-05-12 cond-mat.soft cs.SY eess.SY
Tunable morphing of electroactive dielectric-elastomer balloons
本文研究层状介电弹性体气球在电压与内压下的非线性变形与形态转变，提出非线性电弹性理论并结合表面阻抗矩阵法与有限元模拟，证明可通过被动弹性层参数控制屈曲与颈缩起始，为软体机器人等应用提供设计依据。
2023-07-18 cond-mat.soft
Optimisation of hierarchical dielectric elastomer laminated composites
本文关注的是电弹性，秩二层压板的驱动响应的优化层压的核心秩一复合材料与软相，构成外壳。进行分析的两类复合材料进行无摩擦边值问题。结果进行了比较与那些在以前的研究中进行的优化，在小应变计算。非线性方法允许更好地估计参考配置的几何布局，以增强在操作施加电压下的最大拉伸或剪切应变。最佳布局的特征通常是外壳的体积分数非常低，而在核心中，两种成分几乎均匀分布。在致动状态下的层压板的每个相中的电场的放大也被估计以提供有效局部机电响应的指示。
2019-04-09 cond-mat.soft
Fine tuning the electro-mechanical response of dielectric elastomers
我们提出了一个协议，以准确地建模的电介质弹性体膜的机电行为，使用应力拉伸和电压拉伸测试的实验数据。我们展示了如何之间的关系电位移和电场可以建立在一个合理的方式从这些数据。我们的方法表明，理想的介电模型，规定在纯电本构方程的线性，是相当准确的，在低到中等值的电场，在这个范围内，材料的介电常数可以推导出应力拉伸和电压拉伸数据。在线性范围之外，需要更精细的耦合，可能包括电弹性能量的非加性分解。我们还强调，电压拉伸数据中的垂直渐近线的存在下，经常在实验中观察到的失败之前，不应该与应变硬化效应，而是与电击穿的快速发展。
2018-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Finite bending and pattern evolution of the associated instability for a dielectric elastomer slab
利用非线性电弹性理论及其增量形式，研究了不可压缩介质板在外加电压和轴向压缩作用下的有限弯曲及相应的弯曲不稳定性。首先研究了板的静态有限弯曲变形。然后，我们推导出三维方程的小振幅褶皱叠加在有限弯曲的发病。我们使用的表面阻抗矩阵法建立一个强大的数值求解所产生的色散方程，并确定在屈曲开始时的板的褶皱形状。我们的分析是有效的一般自由能函数的建模的双稳态。然后，我们提出了说明性的数值计算理想的neo-Hookean的。在这种情况下，我们提供了一个显式处理的有限弯曲的边值问题，并推导出封闭形式的表达式的应力和电场的身体。对于增量变形，我们通过在更专门的上下文中恢复现有结果来验证我们的分析。研究表明，外加电压对板的弯曲失稳具有失稳作用，而轴向载荷的作用更为复杂：当外加电压时，改变轴向载荷会影响体内的真实电场，并在电压引起的周向失稳和轴向压缩引起的轴向失稳之间产生竞争效应.我们甚至发现两种不稳定性共存的情况，在弯曲扇区的内表面上产生二维图案。
2018-10-03 cond-mat.soft
Local and Global Dynamics of a Functionally Graded Dielectric Elastomer Plate
本文采用Gent模型和Euler-Lagrange方程研究了功能梯度介电弹性体板在机电载荷下的局部与全局非线性动力学，分析了梯度参数对稳定性、混沌和共振的影响，为软智能材料开发提供基准。
2024-06-27 cond-mat.soft nlin.CD
Catastrophic thinning of dielectric elastomers
我们提供了一个明确的充满活力的洞察所谓的折痕和拉在软电活性弹性体的不稳定性的灾难性的性质。这些现象是普遍存在的薄的电弹性板，是一个主要的障碍，巨大的驱动器的发展，但他们没有完全理解，也没有准确建模。在这里，与实验完全一致，我们给出了一个简单的公式来预测这些不稳定模式的电压阈值和模型的形状，并表明，平衡是不可能超越他们的发病。我们的分析是完全解析的，不需要有限元模拟，并且可以扩展到包括预拉伸和包含任何材料行为。
2016-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
A Solid-State Dielectric Elastomer Switch for Soft Logic
在本文中，我们描述了一种可伸缩的固态电子开关材料，工作在高电压电位，以及开关材料基准测试技术，利用模块化的介电弹性体（人工肌肉）环形振荡器。该固态开关材料被集成到我们的振荡器中，该振荡器在16 s后自启动，并在3.25kV直流输入下以1.05Hz的频率进行5次振荡。基于镍填充聚二甲基硅氧烷（Ni-PDMS）的开关的材料设计方法在四个关键领域（即施加拉伸后的切换行为的锐度、电阻变化的幅度、易于制造和生产率）方面比以前的基于碳脂的开关有了显著改进。开关寿命被证明是在几十到几百个周期与当前的过程。一个有趣的和潜在的有用的应变为基础的开关滞后行为也被提出。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On variational principles for polarization responses in electromechanical systems
经典电动力学使用介电常数来描述机电系统对电场变化的极化响应。我们概括的描述，包括各种各样的反应，在电场的变化，发现在大多数系统和应用。机电系统可以在许多物理和生物应用中找到，例如膜，电池和介电弹性体中的离子传输。我们提出了一个统一的，一致的，变分的框架建模机电系统，因为它们响应于电场的变化，也就是说，因为它们的振动。这个框架的动机和开发使用经典的能量变分方法（EnVarA）。系统的电部分和化学机械部分之间的耦合由拉格朗日乘子或各种能量弛豫来描述。经典极化及其介电常数和介电常数作为该分析的输出出现。然后，麦克斯韦方程组成为电荷和电流的普遍守恒定律，并结合了极化的机电描述。极化描述了对电场变化的整个机电响应，有时可以近似为介电常数或介电色散。
2021-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Modeling shape selection of buckled dielectric elastomers
如果施加足够的电压，其边缘保持固定的电介质弹性体将屈曲，导致非平凡的平面外变形。我们研究这种情况的数值使用一个非线性弹性模型，其中包括两个主要的静电应力作用在弹性体上：正常的压力，由于相互吸引的带相反电荷的电极和切向剪切（“边缘”），由于在电极边缘的排斥一样的电荷。这些输入通过物理简化的边界条件，应用于一个固定的参考域使用无量纲的方法。该方法是有效的小到中等应变，是直接实现在一个通用的非线性弹性代码。我们通过直接比较模拟的平衡形状与实验来验证模型。对于轴对称弯曲的圆形电极，捕获偏转轮廓的形状。不同宽度的环形电极产生的方位波纹的波长与我们的模拟相匹配。在这种情况下，计算多个平衡是必要的，因为通过非线性求解器（牛顿法）获得的第一个模型解通常不是能量上有利的状态。我们使用一种称为“通货紧缩”的数值技术来解决这个问题。最后，我们观察到大量的不同的解决方案，可能会得到一个长的矩形带的情况下。
2018-02-09 cond-mat.soft physics.app-ph
High-precision and low-noise dielectric tensor tomography using a micro-electromechanical system mirror
本研究提出一种基于微机电系统镜的增强照明策略，实现了高精度、低噪声的介电张量层析成像，为各向异性材料的双折射研究提供了强大工具。
2024-02-14 cond-mat.soft physics.optics
Analysis of multilayer electro-active tubes under different constraints
介电弹性体是一类新兴的高度可变形的电活性材料，用于机电换能技术。对于实际应用，这种换能器的设计需要考虑活性膜的绝缘、电极的非完美顺应行为或换能器与软致动体的相互作用的模型。为此，一个三层模型，其中的主动膜嵌入在两个软被动层之间，可以制定。本文应用非均质软介质的非线性电弹性理论，研究了由活性膜构成的多层电活性管（单层管）和由活性膜构成的多层电活性管（多层管）的机电响应。数值结果显示的机械和几何性质的软涂层上的机电响应的活性膜的影响，提出了不同的约束条件。
2018-10-01 cond-mat.soft
Band-gaps in electrostatically controlled dielectric laminates subjected to incremental shear motions
研究了由两层介质弹性体构成的无限大周期层合板的厚度振动。通过感应垂直于层的偏置电场来预拉伸层压材料。接下来考虑叠加在初始有限变形上的增量时谐场。利用Bloch-Floquet定理和传输矩阵法，我们确定了色散关系，它与增量场频率和相速度有关。当布洛赫参数是复数时，波不能传播的频率范围被确定。这些带隙取决于相的性质，它们的体积分数，最重要的是在偏置电场。我们的分析揭示了这些带隙可以移动，它们的宽度可以通过改变偏置电场修改。这意味着通过控制静电偏置场，可以滤除期望的频率。检查具有不同组合的市售介电弹性体的层压板的代表性实例。
2012-01-03 cond-mat.soft
Effects of strain stiffening and electrostriction on tunable elastic waves in compressible dielectric elastomer laminates
本文对无限大周期可压缩介质弹性体（DE）层合板在静电激励和厚度方向预应力作用下的非线性静态响应和叠加小振幅波特性进行了机电分析。采用丰富的Gent材料模型来考虑DE层合板的应变刚化和电致伸缩效应。利用非线性电弹性理论和线性化增量理论，推导了非线性响应的控制方程，以及增量剪切波和增量纵波的频散关系。数值结果表明，几何非线性和材料非线性引起的Gent DE层合板的突跳失稳可以用来实现波带隙位置和宽度的急剧转变.此外，还详细讨论了材料性质（包括Gent常数、第二应变不变量和电致伸缩参数）和预应力对剪切波和纵波带隙的突变不稳定性和静电可调性的影响。电致伸缩效应和预应力有利于周期性DE层合板的稳定。根据是否发生突变不稳定性，可以通过改变电刺激来实现波带隙的连续变化或急剧转变。本文的研究结果对设计和制造具有可调谐能带结构的软DE波器件具有指导意义。
2021-07-23 cond-mat.soft physics.app-ph
Tuning Elastic Waves in Soft Phononic Crystal Cylinders via Large Deformation and Electromechanical Coupling
柔软的电活性材料在受到机械或电刺激时可以发生大的变形，因此它们可以成为设计极其柔性和自适应结构和器件的优秀候选者。本文提出了一个简单的一维软声子晶体圆柱体的介电弹性体，以显示如何大变形和电场可以联合使用，以调谐在PC中传播的纵波。在介质弹性体圆柱体上周期性地放置一系列软电极，因此材料在未变形状态下可以被认为是均匀的。对于仅由静态轴向力引起的均匀预拉伸状态，也是这种情况。然后通过两个加载路径实现结构的有效周期性，即通过保持纵向拉伸并在任何两个相邻电极上施加电压，或者通过保持轴向力并施加电压。基于电弹性非线性理论，可以精确地确定两种结构的所有物理场变量。一个无穷小的波动进一步叠加在预变形的配置和相应的色散方程推导出解析调用增量运动的线性化理论。最后通过数值算例说明了软PC柱中波传播行为的可调谐性。通过与采用硬压电材料的常规设计进行比较，清楚地证明了所提出的软介质PC的带隙（BG）特性的出色性能。请注意，软介电PC易受各种故障（屈曲、机电不稳定性、电击穿等）的影响，对外部刺激施加相应的限制。
2021-07-23 cond-mat.soft physics.app-ph
Inhomogeneous thinning of dielectric membranes under uniaxial tension and electric fields
Dongguan University of Technology（东莞理工学院）；Keele University（基尔大学）
研究单轴拉伸和电场作用下的介电膜，用变分渐近法推导简化模型，经线性和弱非线性分析，揭示黑塞稳定性准则与零波数分岔的联系及非均匀变薄现象，为分析介电膜不稳定性提供框架。
2026-09-29 cond-mat.soft
Nonlinear vibration and stability of a dielectric elastomer balloon based on a strain-stiffening model
本研究采用基于分子结构的双参数广义新胡克应变能模型，分析了介电弹性体球囊在直流及交直流叠加电压下的非线性振动与稳定性，发现早期应变硬化材料的球囊更稳定、不易产生混沌振动。
2024-07-11 cond-mat.soft nlin.CD
Simplified discrete model for axisymmetric dielectric elastomer membranes with robotic applications
Hohai University（河海大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；University of Michigan（密歇根大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
针对充气介电膜软体机器人仿真效率低、设计依赖试错的问题，提出基于一维离散微分几何的轴对称介电膜非线性力学数值模型，验证了其准确性，并揭示电弹性膜跳变特性可拓展软体机器人功能范围，为相关驱动器设计提供指导。
2024-04-23 cond-mat.soft cs.RO
Inverse flexoelectret effect: bending dielectrics by a uniform electric field
非常希望发现一种机电耦合，其允许介电材料响应于均匀电场而产生曲率，这将为设计致动器增加新的自由度。挠曲电性，极化和应变梯度之间的双向耦合，是一个很好的候选者。但由于其固有的尺寸依赖性，其应用通常仅限于纳米尺度。在这里，在硅橡胶中引入逆挠曲驻极体效应来克服这一限制。基于这个想法，一个弯曲的致动器，可以产生大的曲率在毫米长度尺度的制造和显示具有优异的致动性能与当前的纳米级挠曲电致动器。理论分析表明，这一现象是驻极体和麦克斯韦应力相互作用的结果。这项工作开辟了一条途径，应用宏观挠曲电致动器和柔性电子。
2020-10-15 cond-mat.soft
A tutorial on the stability and bifurcation analysis of the electromechanical behaviour of soft materials
软材料，如液体，聚合物，泡沫，凝胶，胶体，颗粒材料和大多数软生物材料，在我们的日常生活中发挥着重要作用。从力学的角度来看，软材料由于其低弹性模量而容易实现大的变形;同时，经常观察到表面不稳定性，包括皱纹，折痕，褶皱和脊等。特别地，受到电刺激的软橡胶可以实现通常伴随着不稳定性的显著大的变形。虽然不稳定性通常被认为会导致工程背景下的故障，并带有负面含义，但它们也可以用于各种应用，如表面图案化，巨大的驱动应变和能量收集。在生物世界中，不稳定性和分叉现象通常先于重要事件，例如内吞作用、细胞融合等。稳定性和分叉分析（特别是软材料）是具有挑战性的，往往是一个可怕的障碍进入这一重要领域。多学科的读者可能缺乏一个或多个领域的背景，这些领域是进行必要的建模或甚至理解文献中的论文所必需的。此外，将静电与大变形结合在一起带来了自己的挑战。在这篇文章中，我们提供了一个教程的基础上的稳定性和分叉分析的背景下，软机电材料。文章的目的是使用简单的例子和“温和地”引导读者，不熟悉变形介质的稳定性分析或静电学，以培养理解已经存在的相关文献的能力，并使他们能够开始对这个主题进行最先进的研究。
2022-12-14 cond-mat.soft
Stability analysis of charge-controlled soft dielectric plates
我们研究了软介质板的稳定性变形的机械预应力施加在其侧面和电场施加通过其厚度下的电荷控制的耦合效应。电场是通过在板的主面上喷射电荷来产生的：尽管在实践中这种驱动模式比电压驱动变形更难实现，但我们发现它在理论和模拟中更加稳定。首先，我们表明，机电不稳定性的基础上的海森准则与系统的自由能不会发生在所有的电荷驱动的电致伸缩的电位移是线性的电场。然后，我们表明，在电压控制下产生的板的表面上的小振幅皱纹的形成相关的几何不稳定性不会发生在电荷控制下。这与电压控制驱动完全相反，在电压控制驱动中，一旦达到特定的临界电压，就会发生Hessian不稳定性和Ergling不稳定性。对于机械预应力，可以在实践中实施的两种模式被使用：等双轴和单轴。我们确认的分析和数值稳定性结果的均匀变形模式与有限元模拟的真正的驱动，不均匀的领域可能会发展。当预应力是由静载重量引起时，我们发现在等轴向情况下完全一致，在单轴向情况下非常接近一致。在后一种情况下，模拟表明，小的非均匀效应发展附近的夹具，并最终出现压缩横向应力，导致故障的数值。
2020-03-16 cond-mat.soft
