相对于传统的压电材料,压电纤维复合材料具有厚度薄、质量轻、柔性高、驱动力大、使用时间长及各向异性驱动特性等特点,使其在各类智能结构以及多个领域中得到广泛的应用,以实现结构健康监测、振动抑制、能量收集、驱动变形等功能。本文采用二次切割-填充法制备了压电纤维复合材料,采用金相显微镜和扫描电子显微镜测定了其显微结构。结果表明,制备的压电纤维复合材料具有独特的层状结构,压电陶瓷纤维平行排列整齐,与环氧树脂基体、交叉指型电极之间的粘结比较紧密,无明显的空隙等缺陷,同时交叉指型电极的上下电极对其状态良好。研究了压电纤维复合材料的压电性能、自由应变性能和力学性能,以及驱动条件,包括驱动电压波形、电压幅值、直流偏置电压大小及频率对压电纤维复合材料自由应变性能的影响。结果表明,压电纤维复合材料具有显著的正交各向异性特性,其纵向和横向自由应变值分别能够达到1400με和680με。在高电场下,压电纤维中的可偏转电畴数量和有效电场的增大,使得复合材料的纵向压电应变常数d33增大,进而产生较大的自由应变性能;在高直流偏置电压下,畴壁运动的限制,使得压电纤维复合材料的d33常数降低,削弱了其自由应变性能;同时,由于纤维中电畴运动的时间依赖性,该复合材料的自由应变性能随着驱动频率的增加而降低。压电纤维复合材料具有良好的抗拉强度,其纵向方向的拉伸强度能够达到49.28 MPa,横向方向的拉伸强度能够达到36.18MPa。研究了压电纤维复合材料的驱动性能,同时设计了主动振动控制实验系统,利用压电纤维复合材料与悬臂梁的反向振动以达到结构减振的效果。结果表明,施加正弦交变电压时,得到的压电纤维复合材料的振动响应同样是呈正弦变化的,且其振动频率与驱动电压频率具有一致性;施加的驱动频率越大,其接收到的振动信号的幅值越大;驱动电压振幅越大,压电纤维复合材料接收的振动响应信号的幅值越高。在驱动电压为500V,频率为280 Hz时,压电纤维复合材料加速度信号响应效果变化明显,悬臂梁结构得到的减振效果达到最佳。可以得出通过优化施加在压电纤维复合材料上的驱动电压和频率,能够有效地对悬臂梁结构实现主动振动抑制。研究了纤维结构参数和外界环境温度对制备的压电纤维复合材料的自由应变和压电性能的影响。结果表明,压电纤维复合材料的纵向自由应变值随着纤维宽度的增加而增大,尤其在高电场下,纤维宽度造成的该复合材料的自由应变的差别表现得更加明显;随着纤维间距的减小,得到的压电纤维复合材料的纵向自由应变值逐渐增大;纤维厚度对压电纤维复合材料的应变性能影响较大,其纵向自由应变值随着压电纤维厚度的减小而增大。在一定的温度范围内,温度升高,压电纤维复合材料的纵向自由应变增大。将压电纤维复合材料作为传感元件,基于声发射技术研究了其传感性能。结果表明,压电纤维复合材料接收的声发射信号响应与测试的角度和距离存在明显的关系;随着测试角度的变化,接收到的信号幅值和电压值明显不同,所接收到的声发射信号响应在方向上的差异性,说明其具有各向异性特性;随着距离的增加,其接收的声发射信号幅值和电压值均减小,是因为声发射信号在传递的过程中发生了信号衰减现象。另外,压电纤维复合材料在环氧树脂板上得到的声发射信号响应明显高于混凝土试件。最后,采用压电纤维复合材料作为传感元件对环氧树脂板表面的信号损伤进行定位,结果表明该传感元件的线性和平面定位结果均比较准确;该传感元件具有较高的灵敏度,对试件表面的声发射源的定位精度较高。