自然界中的各种动植物结构通常是软质材料,例如天然橡胶、液晶、水凝胶和生物皮肤等等。相比于传统的硬质材料（如金属、陶瓷等）,软质材料具有大变形、低噪声、轻质和价格低廉等优点。介电高弹体是一种典型的软电致活性聚合物材料,因其质量轻、价格低、弹性能密度高、机电转换效率强等优点被广泛应用于类机器人、驱动器、能量收集装置、传感装置等智能器件应用方面。介电高弹体在力电耦合作用下常常伴随着失稳现象的发生,导致材料的失效和结构的失稳,极大地影响了材料及其应用器件的正常工作。因此,亟待深入研究介电高弹体的力电耦合理论和稳定性,具有重要的工程应用价值和学术意义。本文以软介电材料为研究对象,探讨介电高弹体在力电耦合下的力学行为问题,具体研究内容包括:首先,介电高弹体材料具有低弹性模量和快速电响应等特点,在力电耦合作用下可以产生大变形并常常伴随着多种失效模式的发生,使介电高弹体材料的应用受到了极大限制。以往的研究表明,较硬的电介质材料可以承受较高的力电荷载,但变形较小;而较软的电介质材料变形较大,但仅能承载较低的电压。本文采用了梯度介电高弹体材料,对圆形梯度软介电薄膜的大变形与电牵引失稳进行研究。研究发现:只需改变薄膜外部边缘的模量即可实现与均质软介电薄膜相同效果的力电耦合行为,即梯度软介电薄膜具有抗高电场和大驱动的能力。进一步地,为了对介电高弹体的电驱动变形与能量俘获能力进行调控,探求对多功能器件应用的通用评价方法和定量优化原则,提升介电高弹体电驱动器与高能量俘获器件的性能,对功能梯度介电弹性体的电驱动和能量俘获进行相关研究。该研究揭示了材料不均匀性对介电高弹体材料的非线性行为具有重大影响,为现有的驱动器和能量俘获器提供了新的优化设计方案。最后,通过对软介电材料的力电耦合非线性行为和稳定性的研究,发现介电高弹体薄膜新的分岔现象,建立介电弹性体在对称加载下的非对称变形的线性分岔理论与稳定性准则,掌握大变形和失稳过程中的力电耦合规律,进一步优化与设计软介电器件的非线性力学行为,实现拥有大驱动应变的驱动器,有助于推动非线性多场耦合的大变形和稳定性理论运用于软介电器件的驱动性设计。总之,该论文选题以软材料多功能器件为研究背景,在力电耦合的连续体理论框架下引入稳定性分析,提出同时考虑大变形和稳定性的力电耦合的非线性理论,建立了梯度介电薄膜力电耦合理论模型,并以梯度Neo-Hookean介电薄膜为例,对其大变形与稳定性进行研究;探讨了梯度介电薄膜的失效模式以及能量俘获区域,研究了其力电耦合响应,为功能梯度介电弹性体的电驱动和能量俘获的性能提升提供了理论依据;进一步完善现有的力电耦合理论、分岔理论和稳定性理论,实现三者的交叉融合,为软介电材料功能器件在更多实际问题中的应用提供了更完备的理论基础,具有重要的理论指导意义和工程应用价值。