Диэлектрические эластомеры (DEs) благодаря большим деформациям, высокой скорости отклика и хорошей гибкости имеют широкие перспективы применения в мягких роботах, гибких приводах и искусственных мышцах. Механико-электрические характеристики DE чувствительны к фактором окружающей среды, в частности влажность изменяет диэлектрические свойства, модуль сдвига и вязкое демпфирование материала, что влияет на его деформационный отклик и процесс стабилизации. В данной работе разработана модель анализа механико-электрического взаимодействия вязкоупругого диэлектрического эластомера с учетом влияния влажности. Модель основана на реологической модели Кельвина-Войта-Максвелла, описывающей ползучесть и релаксацию материала, а также на модели Гента для характеристики больших деформаций и упрочнения эластомера. Через численное моделирование системно проанализированы воздействия влажности, преднатяга, постоянного напряжения и временного масштаба циклической нагрузки на динамический отклик вязкоупругого диэлектрического эластомера. Результаты показывают, что повышение влажности увеличивает общее и неупругое растяжение эластомера и замедляет достижение стабильного состояния; увеличение преднатяга и постоянного напряжения усиливает электромеханический отклик. Пружинный элемент демонстрирует выраженное вязкоупругое релаксационное поведение, а отклик демпфера существенно зависит от временного масштаба циклов. Исследование предоставляет теоретическую основу для проектирования и оптимизации конструкции приводов на основе диэлектрических эластомеров в условиях влажной среды.

диэлектрический эластомер, вязкоупругость, влажность, модель KVM, механико-электрическое взаимодействие