以压电执行器为核心的高速开关阀及伺服阀等压电式液压阀具有频响高,微动性能好,结构紧凑等优点,是新型阀控类型之一,受到国内外研究者的持续关注。首先,该文介绍了阀用压电执行器的分类和特点,根据工作原理分为直推式和步进式2类4种形式;其次,对先导型、直动型、喷嘴挡板型和开关型4种典型压电阀的研究进展进行了梳理,分析了各自的代表性结构、性能特点。结果表明,随着未来对液压阀精密化、智能化需求的提升,压电液压阀的应用前景更广。因此,除高性能介电材料开发外,如微位移放大、迟滞补偿控制等关键压电驱动与控制技术仍有待深入研究。

研究基于压电陶瓷(PZT)的新型快速刀具伺服系统,与液压放大方案耦合。这种设计的优势是轴向放大,降低了对阿贝误差的敏感性,紧凑的放大器设计和高带宽行程比。然后利用模型和数据对系统的性能进行了验证,表明系统满足了设计要求。

根据杠杆微位移放大机构、桥式微位移放大机构和差动式微位移放大机构的设计原则,设计了一种由压电陶瓷驱动的平面三自由度微位移并联式柔性定位平台,画出微位移定位平台机构的运动简图,并通过理论计算得到输出位移解析结果。对微位移定位平台进行有限元分析,得到其位移特性,对比理论计算解析结果,验证了理论分析和仿真分析结果的一致性,最后对定位平台运动精度进行了分析及改进设计。

压电陶瓷是一种智能材料，可以在结构健康监测系统中同时用作传感器和驱动器。基于压电阻抗的损伤识别技术的基本原理，对裂纹钢梁进行了损伤识别和定位的实验研究。将三片压电陶瓷（PZT）粘贴在钢梁表面的不同部位作为驱动器和传感器，通过测量梁损伤前后压电陶瓷片的电阻抗变化来识别梁中的裂纹损伤。从导纳（阻抗的倒数）幅值谱曲线中提取裂纹梁的反谐振频率，通过比较各压电片位置的反谐振频率变化识别了裂纹位置；同时比较不同损伤工况下的反谐振频率变化定性地识别裂纹梁结构的损伤程度。

在建立了悬臂梁上粘贴压电陶瓷片实现振动控制的动力学方程的基础上，研究了一种逆优化设计作动器／传感器的数目和位置的方法；用压电陶瓷作为自传感器作动器，以悬臂梁的振动控制为研究对象，要求振动控制系统具有一定的模态阻尼比，并以作动器控制力最小为目标函数，优化设计作动器／传感器的数目和位置。最后通过数值算例证明了该方法的有效性。

将金属与压电陶瓷物理复合的钹式换能器体积小、重量轻，适合于开发低频换能器。研究了低频换能器的设计问题，利用有限元方法分析了介质变化对钹式换能器导纳和频率特性的影响，并与Langevin压电换能器的性能进行了比较，给出了钹式换能器性能随压电陶瓷物理与结构以及金属帽结构参数的变化规律；给出了低频钹式换能器的产品设计实例。研究结果对于优化钹式换能器以及开发水下低频换能器技术有应用价值，也为后续的制作工艺与相关的水池实验研究提供了技术支持。

针对波导管等特殊管状物体内壁的加工,提出了内腔压电超声换能推挤原理,采用了具有频率自动跟踪系统的超声波发生器,自行设计了用于管内腔超声推挤的压电陶瓷换能器,并设计给出了变幅杆——推刀振动子系统的谐振频率、位移节点、放大倍数等计算公式,测出了声学系统的电导——电纳特性,并进行了工艺试验,探讨了超声推挤过程。

研究分析了压电陶瓷力发生装置的陶瓷片厚度对布氏硬度计力加载控制稳定度的影响。在硬度计力值加载领域，其结论对压电陶瓷力发生装置的设计和使用具有很强的实际意义和参考价值。

设计了一种用于惯性聚变的微靶球三维移动装置。采用CCD显微镜检测实现闭环装配以保证精度；由电控平移台作为粗动环节，压电陶瓷作为微动环节而形成的两级微动机构可以实现最小分辨力为0．1μm的微位移；直线＋旋转执行器的旋转／线性移动实现了微靶球的三维移动；专用真空吸取器的设计解决了微靶球的取放问题。

研制一种基于液压微位移放大结构的压电陶瓷直接驱动伺服阀，实现大流量高频响的要求。针对压电陶瓷输出力大但输出位移小的特点，设计出一种新型的液压微位移放大结构，由柔性铰链膜片式大活塞、密闭容腔、小活塞及压力调节和测量装置构成。采用叠堆式压电陶瓷驱动大活塞，改变密闭容腔内油液的体积形态，放大小活塞端输出位移，驱动滑阀阀芯运动。大活塞采用膜片结构，降低压电陶瓷叠堆的负载，提高密封性能。针对刚性膜片刚度和强度矛盾的问题，设计柔性铰链膜片，对该膜片结构的刚度进行理论分析和数值计算验证。应用有限元方法对结构及各参数进行优化设计，并对最终结构进行刚度和强度分析。基于试制原理样机参数，建模仿真表明液压位移放大倍数9倍，阀芯位置控制误差小于1％。频宽超过550Hz。试验测得流量曲线，7MPa...