本文结合国家自然科学基金项目《压电驱动流体动耦合软体驱动器设计理论与关键技术研究》(项目编号:51405189)和吉林大学研究生创新基金资助项目《基于粗压电纤维复合材料MFC的血泵设计及实验研究》(项目编号:2016072),提出了一种基于压电纤维复合材料的新型压电泵,对其驱动元件进行了理论分析和仿真分析,设计并制作实验样机,搭建实验平台,分别以空气和纯净水作为实验介质测试其输出性能,得到最优结构参数。具体研究工作如下:基于压电材料的本构方程,将结构复杂的压电纤维复合材料简化为横观各向同性材料,进一步地,将三维压电本构方程简化为一维压电本构方程,得到了压电纤维复合材料沿纤维长度方向上的应力-应变关系式,并从理论上探讨了其运动机理。提出了一种基于压电纤维复合材料的新型压电泵,其驱动元件由两片压电纤维复合材料呈十字交叉状粘贴在圆形铍青铜基板表面组成,对其结构及工作原理进行阐述;对新型压电振子进行静力学分析,将作用于基板的横向载荷用有限个集中力代替,推导公式,考察基板任意一点的挠度。使用软件仿真分析,选取压电纤维复合材料的一个最小结构单元作为研究对象探究其变形机理,与传统的压电陶瓷材料利用d31效应产生厚度方向的变形不同,在交变电压的驱动下,压电纤维复合材料利用d33效应沿其长度方向发生伸长和缩短的往复变形。通过仿真探究基板厚度、两片压电纤维复合材料的粘贴角度以及粘贴方式对振子变形量的影响,结果表明,当外界驱动电压频率在振子的一阶共振频率范围内时,振子的变形形状为开口向下的抛物面,且对称性较好,位移从振子外围向中心逐渐增大,振子的变形量随着基板厚度的增加而减小,随着两片压电纤维复合材料的夹角的增大而增大,并且两片压电纤维复合材料呈十字交叉状分别粘贴于基板两侧时新型压电振子的变形量略大于两片压电纤维复合材料粘贴于基板一侧时的情况。设计并制作基于压电纤维复合材料的新型压电泵的实验样机,搭建实验平台并进行实验:选择周边固定支撑条件下的新型压电泵为实验对象,驱动电压220V,频率40Hz,分别测试对苯二甲酸乙二酯(PET)材料和传统的铍青铜材料作为基板时振子的变形量,结果表明,只有当铍青铜材料作为基板时,振子的变形情况近似于向上凸起的拱形,符合实验要求;通过实验测试不同支撑方式对振子变形量的影响,驱动电压范围-500V至1500V,由实验结果可知,周边固定支撑时,系统的一阶固有频率在40Hz-45Hz的范围内,简支边界支撑时,系统的一阶固有频率为12Hz,且简支边界支撑时振子的变形量远大于周边固定支撑时的情况;分别以空气和纯净水作为实验介质,测试不同阀片厚度、泵腔高度、进出口直径对压电泵输出性能的影响,结果表明,空气作为实验介质时,压电泵的最优结构参数为阀片厚度0.025mm,泵腔高度0.2mm,出入口孔直径5mm,其输出性能在驱动频率25Hz-30Hz时最好,驱动频率为25Hz对应的最大输出流量为380.88ml/min;纯净水作为实验介质时,压电泵的最优结构参数为阀片厚度0.05mm,泵腔高度0.2mm,出入口孔直径4mm,驱动频率15Hz对应的最大输出流量为28.7ml/min。