雙穩(wěn)振動能量收集器件的隨機響應分析及結構優(yōu)化設計.pdf

1、雙穩(wěn)振動能量收集器件有高的能量轉化效率，并且對載荷及結構參數(shù)的變化具有魯棒性，因此特別適于收集真實環(huán)境中的寬帶能量。本文首先建立高斯白噪聲激勵下雙穩(wěn)振動能量收集器件隨機響應的半解析分析技術，而后，在此基礎上，完成淺球殼型和柱殼型雙穩(wěn)振動能量收集器件的結構優(yōu)化設計，建立普適設計圖線。
　　在隨機響應分析方面，發(fā)展了兩步近似技術處理耦合的非線性隨機微分方程組。收集電路對機械子系統(tǒng)的影響由修正的保守機制和耗散機制替換，通過引入廣義諧和變

2、換導出相應于原始耦合系統(tǒng)的修正機械系統(tǒng)。人為設定一個非線性隨機系統(tǒng)族，其中任一系統(tǒng)均有解析的穩(wěn)態(tài)概率密度;以與修正機械系統(tǒng)均方差最小為準則，在非線性隨機系統(tǒng)族中，確立修正機械系統(tǒng)的等效非線性系統(tǒng)。從而，由等效非線性系統(tǒng)的各統(tǒng)計量近似原始耦合系統(tǒng)的響應統(tǒng)計。
　　在結構優(yōu)化設計方面，分別研究了淺球殼型及柱殼型兩類典型結構形式的雙穩(wěn)振動能量收集器件。首先，應用假設模態(tài)法和拉格朗日方程法，導出結構的非線性隨機微分方程。采用穩(wěn)態(tài)期望穿閾率