这几年来压电发电技术的发展,利用环境中的振动能为系统供电成为目前动力学研究的热点。压电式发电装置是学者们研究的重点,为使系统得到更好的发电效果。本论文将非线性弹簧与传统的双稳态压电式俘能系统相结合,提出了含非线性弹簧的双稳态压电式振动俘能装置,使系统更容易降低势垒做大幅周期运动,从而达到更好的动力学输出响应。本文利用MATLAB数值仿真法研究了系统的动力学响应特性与各结构参数对系统输出响应特性的变化规律,利用实验验证系统的激励幅值、激励频率、磁梁间距、阻尼等对系统输出响应特性的影响。对该双稳态压电式发电装置的设计和实践应用具有科学意义。主要研究内容如下:(1)建立了含非线性弹簧的双稳态压电式发电系统的数学几何模型,利用哈密顿原理、伽辽金法、泰勒级数展开得到了系统的动力学控制方程,通过数值仿真分析简谐激励下激励强度、激励频率、磁梁间距、磁矩、阻尼发生变化时的系统的动力学输出响应,得到了以上各个参数对含非线性弹簧的双稳态压电式振动俘能装置振动情况的变化规律。同时与传统双稳态发电系统作对比,结果显示:含非线性弹簧的双稳态系统的动力学输出响应特性高于传统双稳态压电发电系统。(2)在窄带随机激励下建立了压电系统的动力学控制方程,并利用数值求解系统的动力学方程。在保持其他参数不变的情况下,研究窄带随机激励幅值、磁梁间距、初始值、磁矩、相位角、阻尼对系统非线性动力学输出响应特性以及功率输出的影响。(3)利用自行设计的实验验证分析窄带随机激励下和简谐激励下各参数对系统的输出响应特性,得到激励强度的增大可以增加系统的输出电压;在合适的低频率发电且频带宽较大;在两种激励下阻尼越小输出电压越大;取合适的磁梁间距值时,发电效果最好。最后得到实验结果与理论研究相符合。通过以上研究,得到了含非线性弹簧的双稳态压电发电系统的动力学响应特性,研究结果为非线性双稳态压电式振动俘能装置的深度研究提供更多的理论依据和实验支持。为非线性双稳态压电式振动俘能装置的深度研究提供更多的理论依据。