1、壓電智能結構利用壓電材料的性能，使結構具有承載、傳感和驅動能力，在航空航天領域有著重要的應用前景。壓電纖維執(zhí)行器利用纖維形壓電相和交叉指形電極，不僅提高了執(zhí)行器的韌性，而且使執(zhí)行器具有各向異性的驅動性能，因此在智能材料與結構中有著廣泛的應用。由于壓電纖維與驅動結構的尺寸差異很大，在有限元仿真時劃分網(wǎng)格十分困難，致使對智能結構的仿真分析十分復雜，甚至無法分析。鑒于此，本文通過比較逆壓電效應本構方程與熱彈性本構方程，將驅動電壓比擬為溫度載荷

2、，壓電應變系數(shù)比擬為熱膨脹系數(shù)，用熱彈性求解方法對壓電纖維執(zhí)行器所驅動的結構進行仿真分析。 本文以壓電纖維執(zhí)行器驅動的復合材料為研究對象，采用理論與實驗結合的方法對它的變形規(guī)律進行了研究。主要研究內容為： (1)介紹了壓電效應的基礎知識和理論；論述了有限單元法在壓電復合材料分析中的基本理論和方法，及利用有限元進行模擬的一般步驟；并進行了壓電元件的選取。 (2)通過比較逆壓電效應本構方程與熱彈性本構方程，建立了逆壓

3、電效應與熱彈性效應的比擬關系；并且應用熱彈性比擬方法對壓電纖維執(zhí)行器的靜態(tài)位移進行了仿真分析。 (3)介紹了壓電驅動結構的力學模型，推導了單一表面粘貼的均勻應變模型；應用熱彈性方法結合有限元軟件ANSYS對壓電纖維執(zhí)行器驅動的復合材料結構進行了數(shù)值仿真，分析了壓電纖維執(zhí)行器驅動的復合材料結構變形規(guī)律；并且對粘結層的厚度尺寸對壓電纖維執(zhí)行器驅動性能的影響進行了分析。 (4)設計并搭建了壓電纖維執(zhí)行器驅動的復合材料的實驗平臺