随着物联网技术的飞速发展,微电子设备己经广泛应用到生活各个领域。然而,对于无线传感器和微电子器件来说,传统电池的供能供能方式有很多弊病。例如,传统电池总能量有限,难以满足微电子器件能量长期需求,而频繁的更换电池会造成大量的资源浪费。环境中的振动能无处不在,有效的俘获这类能量便可解决上述的供能问题。压电俘能是当前振动能俘获的最有效手段之一。在振动特性上,悬臂梁由于具有低频高响应的优点,被广泛作为压电俘能器的振子结构而应用。本文提出一种通过弯扭联合振动来弥补纯弯曲振动下,压电效率不均匀的缺点。通过对模态的分析,优化了梁的截面参数。与此同时,还详细分析了自由端集中质量和磁力非线性对梁相关振动特性的影响。具体研究内容和研究成果如下:有效的结合了d₃₁和d₁₅两种压电模式的优点,提出了一种联合弯扭振动的悬臂式压电俘能器。建立俘能器的振动控制方程,利用ADM、龙格库塔等方法研究了俘能器的动态响应,并通过实验进行了验证。基于分段思想及ADM法的迭代计算思想,提出一种可以求解任意变截面梁模态函数与固有频率的ADM-TM法。该方法不仅可得到任意变截面梁模态函数和固有频率的高精度解,而且减小了原有ADM法中高阶Taylor展开引起的计算量。详细研究了自由端集中质量对悬臂梁的固有频率、应力分布和幅频响应等相关振动特性的影响。结果表明,自由端集中质量的会降低各阶固有频率,且低阶固有频率所受影响更为明显。此外,自由端的集中质量也会使得梁整体弯曲应力的分布更为均匀。在幅频响应上,大集中质量对低阶模态影响较大,而小集中质量则对高阶模态有着较大影响。定义强磁与弱磁、同向与异向等多种非线性磁力的影响因素。利用实验的方法,研究由不同因素组成磁力影响下,系统所产生的非线性响应特性。实验结果表明,引力会使系统发生软化效应和软化特性,而斥力则与之相反。此外还发现,不对称磁力还能有效体高非线性响应的稳定性。