งานวิจัยนี้บรรยายถึงการศึกษาสมบัติความไม่เป็นเชิงเส้นทางวัสดุของวัสดุเพียโซอีเล็คทริกและ ผลกระทบของสมบัตินี้ต่อการเปลี่ยนรูปและแรงต้านการเปลี่ยนรูปของแอ็คชูเอเตอร์แบบซ้อนกันเป็นชั้นที่ มีวัสดุเพียโซอีเล็คทริกเป็นองค์ประกอบ ในงานวิจัยจะพิจารณาแอ็คชูเอเตอร์แบบซ้อนกันเป็นชั้น 2 ชนิด ได้แก่ THUNDER และ RAINBOW แอ็คชูเอเตอร์ โดยในส่วนแรกจะทำการศึกษาคุณลักษณะความเป็น เชิงเส้นของวัสดุใน THUNDER แอ็คชูเอเตอร์จากการกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้าสถิตย์และกึ่งสถิตย์ที่มีความ เข้มขนาดต่างๆ กัน ผลการทดสอบแสดงถึงสหสัมพันธ์แบบไม่เป็นเชิงเส้นของระยะเคลื่อนที่ที่ตำแหน่ง กึ่งกลางของแอ็คชูเอเตอร์เป็นฟังก์ชั่นของความเข้มสนามไฟฟ้าในลักษณะที่มีค่าทางเฟอร์โรอีเล็กทริกมาก ขึ้น ค่าระยะเคลื่อนที่ที่ตำแหน่งกึ่งกลางนี้ยังคำนวณได้จากแบบจำลองเรย์ลีริทซ์ 23 พจน์ที่พัฒนามาจาก หลักการทางพลังงานโดยให้วัสดุเพียโซอีเล็คทริกมีสมบัติเป็นแบบเชิงเส้น ความแตกต่างระหว่างผลการ ทดสอบกับค่าจากการคำนวณบ่งบอกถึงค่าความไม่เป็นเชิงเส้นทางวัสดุได้อย่างชัดเจนและยังสามารถ อนุมานถึงสมการสมบัติเนื่องจากโครงสร้างเพียโซอีเล็คทริกทางกลับรูปแบบใหม่ได้ สมการนี้จะมีพจน์ ของความเครียดอิสระในระนาบเป็นพหุนามกำลังสองของความเข้มสนามไฟฟ้า ส่วนที่สองของงานวิจัยคือ การปรับปรุงแบบจำลองเรย์ลีริทซ์ด้วยสมการสมบัติเนื่องจากโครงสร้างแบบใหม่และนำมาใช้ทำนายการ เปลี่ยนรูปของ RAINBOW แอ็คชูเอเตอร์ภายใต้การป้อนสนามไฟฟ้ากึ่งสถิตย์ ค่าสัมประสิทธ์ความไม่เป็น เชิงเส้นของวัสดุเพียโซอีเล็คทริกใน RAINBOW แอ็คชูเอเตอร์สามารถหาได้จากการเทียบระยะโก่งตัวที่ ปลายของแอ็คชูเอเตอร์จากการคำนวณและการทดสอบในเอกสารอ้างอิง ระยะโก่งตัวของ RAINBOW แอ็คชูเอเตอร์หลากหลายขนาดที่คำนวณได้จากแบบจำลองที่ปรับปรุงแล้วมีความแม่นยำเป็นอย่างดีเมื่อ เปรียบเทียบกับผลที่ได้จากการทดลอง ผลจากงานวิจัยทั้งสองส่วนแสดงให้เห็นว่าแบบจำลองเรย์ลีริทซ์ที่ ได้รับการปรับปรุงนี้สามารถนำไปใช้ทำนายการเปลี่ยนรูปของแอ็คชูเอเตอร์แบบซ้อนกันเป็นชั้นได้ทุก ประเภทเมื่อได้รับการกระตุ้นจากศักย์ไฟฟ้าสถิตย์และกึ่งสถิตย์ ซึ่งจะเป็นการลดเวลาและค่าใช้จ่ายที่ไม่ จำเป็นในการทดสอบแอ็คชูเอเตอร์ Discussed in this research is a study of material nonlinearities of a piezoelectric material and their effects on overall induced deformations of laminated piezoelectric actuators. Two types of the laminated actuators are investigated herein, namely THUNDER and RAINBOW actuators. In the first part, the material nonlinear characteristics in THUNDER actuators are studied by activating the actuators with a variety of static and quasi-static electric field strengths. The experimental results apparently show the nonlinear correlation of central displacements of the THUNDER actuators as a function of electric field strength in the ferroelectric-strengthening fashion. The central displacements under the applied electrical loads are also predicted with a 23- term Rayleigh-Ritz model developed based on energy principles and a linear piezoelectric property. The distinction between the experimental and computational results illustrates a sound evident of material nonlinearities. This can deduce a new converse piezoelectric constitutive equation, in which free piezoelectric in-plane strains are a second order polynomial of an applied electrical field. The modification of the 23-term Rayleigh-Ritz model with the new constitutive equation leads to the second part of this research, applying the modified Rayleigh-Ritz model to simulate deformed shapes of the other laminated actuators, RAINBOW actuators, under a quasistatic field. By mapping the calculated tip deflection of cantilevered RAINBOW actuators to the tip deflection from test data in literature, the nonlinear piezoelectric coefficient is discovered. Tip deflections of the RAINBOW actuators of various geometries then can be very well predicted in overall when compared to the test data. Therefore, according to this research the modified Rayleigh-Ritz model can be universally used to predict deformations of all laminated piezoelectric actuators available under static and quasi-static electrical loads and eliminate the unnecessary time and cost of testing the actuators