Modelagem teórica do atuador eletrotérmico em forma de V e características da resposta de deslocamento

LI Feng ,  

WANG Xinjie ,  

CHEN Hao ,  

摘要

Para estudar as características da resposta de deslocamento do atuador eletrotérmico em forma de V, considerando a não linearidade dos parâmetros do material em relação à temperatura e os problemas de fronteiras descontínuas no modelo matemático, foi realizado um estudo teórico, de simulação e experimental do atuador eletrotérmico em forma de V. Por meio da introdução de uma função de atualização dos parâmetros do material relacionada à temperatura, foi estabelecido um modelo acoplado eletro-térmico-mecânico do atuador em forma de V; utilizando o método espectral de Chebyshev melhorado para resolver o modelo acoplado construído, foram obtidas as expressões da temperatura e do deslocamento transitório do atuador em forma de V. Em seguida, foi realizada a simulação por elementos finitos e análise teórica da temperatura e do deslocamento do atuador em forma de V. Por fim, foi montada uma plataforma experimental para a resposta de deslocamento transitório do atuador eletrotérmico, comparando os resultados experimentais da resposta de deslocamento do atuador em forma de V sob excitação de tensão constante com os resultados teóricos e de simulação, e testando a resposta do deslocamento sob tensão periódica em onda quadrada. Os resultados experimentais mostram que, após um certo tempo, a resposta de deslocamento do atuador em forma de V apresenta variações periódicas, cuja periodicidade é igual ao período da tensão em onda quadrada; sob as mesmas condições e com outros parâmetros iguais, sob tensão periódica em onda quadrada com valor de pico de 14 V, o valor médio do deslocamento foi de 20 µm, sob tensão periódica em onda quadrada com valor de pico de 7 V, o valor médio do deslocamento foi de 28 µm; sob tensão periódica em onda quadrada com frequência de 50 Hz, a amplitude da variação do deslocamento foi 7 µm maior do que a de 100 Hz. O valor médio do deslocamento do atuador em forma de V é basicamente constante, mas a amplitude da variação do deslocamento está inversamente relacionada à frequência.

关键词

Atuador eletrotérmico em forma de V; Chebyshev; temperatura; deslocamento transitório; resposta de deslocamento

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