压电陶瓷材料具有其独特的电位移和机械位移耦合能力,因此成为应用于分布式传感器和驱动器最广泛的材料之一。在压电陶瓷传感器的应用中,机械引起的变形可以通过测量感应电势来确定,而在压电陶瓷驱动器的应用中,变形可以通过引入适当的电势来控制。压电陶瓷双晶片结构是由弹性金属材料和压电陶瓷材料制成的无源层和有源层组成的层状结构,它们是一种结构紧凑、重量轻、动态能力强的器件,在许多领域都有应用,如压电陶瓷驱动器或传感器。目前压电陶瓷驱动器件的研究大多针对位移性能,而应力性能研究较少,存在压电陶瓷驱动器件的应力测量方法短缺问题。本文对压电陶瓷器件的应力性能进行了模拟仿真与应力测量方法设计,主要内容包括:1、利用ANSYS有限元软件对压电陶瓷元件和组件进行建模,对其位移、应力输出特性进行了分析。结果表明,压电陶瓷元件仿真得到的轴向输出位移和轴向输出应力与理论计算基本一致,压电陶瓷元件和组件的输出位移、输出应力均与外加电压呈良好的线性关系。2、改变压电陶瓷元件和组件模型的几何尺寸和材料参数,研究它们对其输出位移、输出应力性能的影响。3、基于实际的应力测量方法进行仿真分析,比较不同位移约束条件对压电陶瓷元件和组件输出应力性能的影响,设计出结构简单且可行的应力测量方法:测量元件的径向应力和组件1的轴向应力时,理论上选用四点位移约束条件测量效果最佳;测量组件2的轴向应力时,理论上选用八脚位移约束条件测量效果最佳。4、根据理论分析和模型仿真结果,设计可行的应力测量方法,选择合适的测量方法搭建实验平台,分别对压电陶瓷元件和组件进行应力测量,证明了可以通过应力测量来筛选性能好的压电陶瓷器件,且分析了实验测量得到的应力值与仿真值的差异原因,优化了应力测量方法。