雙穩(wěn)振動(dòng)能量收集器件的隨機(jī)響應(yīng)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、雙穩(wěn)振動(dòng)能量收集器件有高的能量轉(zhuǎn)化效率，并且對(duì)載荷及結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化具有魯棒性，因此特別適于收集真實(shí)環(huán)境中的寬帶能量。本文首先建立高斯白噪聲激勵(lì)下雙穩(wěn)振動(dòng)能量收集器件隨機(jī)響應(yīng)的半解析分析技術(shù)，而后，在此基礎(chǔ)上，完成淺球殼型和柱殼型雙穩(wěn)振動(dòng)能量收集器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立普適設(shè)計(jì)圖線。
　　在隨機(jī)響應(yīng)分析方面，發(fā)展了兩步近似技術(shù)處理耦合的非線性隨機(jī)微分方程組。收集電路對(duì)機(jī)械子系統(tǒng)的影響由修正的保守機(jī)制和耗散機(jī)制替換，通過引入廣義諧和變

2、換導(dǎo)出相應(yīng)于原始耦合系統(tǒng)的修正機(jī)械系統(tǒng)。人為設(shè)定一個(gè)非線性隨機(jī)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(jī)械系統(tǒng)均方差最小為準(zhǔn)則，在非線性隨機(jī)系統(tǒng)族中，確立修正機(jī)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(jì)量近似原始耦合系統(tǒng)的響應(yīng)統(tǒng)計(jì)。
　　在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，分別研究了淺球殼型及柱殼型兩類典型結(jié)構(gòu)形式的雙穩(wěn)振動(dòng)能量收集器件。首先，應(yīng)用假設(shè)模態(tài)法和拉格朗日方程法，導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的非線性隨機(jī)微分方程。采用穩(wěn)態(tài)期望穿閾率