微构件材料力学性能测试中，拉伸测试主要解决材料弹性模量、泊松比、屈服强度和断裂强度的测量问题。介绍了一种片外拉伸测试试验装置的设计过程及工作原理，试样放在动／静载物台上，压电陶瓷制动器驱动动载物台，从而拉动试样，直到试样被拉断。施加在试样上的力和试样被拉伸后的伸长量分别由微力检测传感器和位移检测传感器测出。分别介绍了每个部件的功能，给出了误差分析。结果表明：此装置设计合理，达到预期目标。

在介绍悬臂梁法测量微构件弹性模量原理的基础上分析了测量和评价过程的主要不确定因素将模糊数学方法引入弹性模量的评价过程.在常规模型中给予有关参数一定的变动范围以隶属函数表示其取值分布情况建立了基于模糊集的评价模型.其中悬臂梁试件的刚度系数由载荷-有效挠度曲线经模糊加权线性回归拟合获得其几何尺寸考虑为正态分布模糊数利用水平截集概念转化为普通集规划问题求解.对单晶硅(100)悬臂梁试件的实验数据进行了计算得到不同置信水平下的弹性模量评价区间.研究结果表明带有模糊参数的弹性模量评价模型能适当吸收一些不确定因素同时由于考虑了测量中多种因素的影响评价结果与实际情况符合较好因此更具有参考价值.

介绍了微型机械的发展方向，微构件的服役性能与其制备工艺之间的关系，说明此项研究的重要理论和实际意义，并进行了一些初步试验．开展对微构件服役性能的研究．

微观黏滑和黏附失效是微机电系统中的常见现象,该现象主要是由于受包括静电力、范德华力及毛细力等各种表面力所起的主导作用而产生的.采用黏着接触理论和运动分析方法,得到了微观摩擦试验中黏滑出现的无量纲黏滑数,表微观黏滑是接触表面特性、形貌参数、接触载荷及滑动速度等综合作用的结果,进而获得黏滑现象的各种临界参数,提出了黏滑行为控制的表面修饰与形貌设计依据;针对微构件的黏附失效,采用Laplace公式并结合微构件的变形分析,探究了毛细力作用下微构件的变形特征与失稳行为,发现其变形过程中存在着不稳定的临界点,对应黏附行为的发生,进而提出了微构件防黏附的结构设计.

对微构件力学性能测试的微力微位移装置的重要组成部分--大位移高分辨率加载机构进行了研究.根据微力微位移装置的要求,提出了一种通过结构变形进行加载的整体式两级加载机构,该机构的第一和第二级分别通过压电陶瓷驱动器和直线电机进行加载,输出位移通过电容测微仪检测.加载机构的第一级是一个位移放大机构,采用柔性铰链连接的杠杆放大,第二级通过柔性杆进行输出位移的缩小.采用遗传算法优化设计了两级整体式结构,用有限元进行分析,并对加载机构的第一级进行了实验.有限元分析和实验结果表明,所设计的结构能够实现最大1 nm的输出位移,并在压电驱动器和直线电机的驱动下,获得小于10 nm的理论位移增量和纳米级位移分辨率.该机构还满足了最大加载力20 N的要求.该加载机构的研制成功解决了微力微位移装置的一个关键问题.

为了将超声辐射力应用到微机电系统领域，以达到对微构件进行无损、非接触遥操纵的目的，开展了三维超声辐射力场合成的理论与实验研究，提出了基于相位调整的三维超声微操纵技术．在研究单个圆形平面活塞换能器声场分布以及声场和辐射力关系的基础上，将以相同频率驱动的4个平面活塞换能器呈正四面体放置，利用声波合成原理获得三维超声驻波场，通过调整各个换能器发射信号相位之间的关系实现对微构件在空间范围内的俘获、移动、释放等操纵．实验结果表明，该技术能够有效地实现对微构件的三维操纵，具有响应速度快、定位精度高、易于控制、操纵范围广等优点．