挠曲电效应,指的是由非均匀应变或应变梯度引起的自发性电极化,这一力电耦合效应不受材料结构对称性限制,广泛存在于介电材料中。与宏观尺度相比,挠曲电效应在微纳米尺度显著增大,可应用于微纳机电系统中的驱动、传感、控制等多个领域。例如,可以利用挠曲电效应实现微纳尺度的能量采集和微纳电子元器件的自驱动。为了准确理解微纳尺度能量转换机理和优化俘能器参数设计,非常有必要对挠曲电式俘能器进行定性定量研究。此项研究中,我们建立了一个非线性俘能器模型,在周期性机械外力驱动下,可基于挠曲电效应产生电能,为外电阻供电。针对该模型,我们首先利用能量法推导了非线性耦合控制方程,再采用假设模态法得到了离散非线性方程,最后通过伽辽金法数值研究了俘能器的非线性行为和俘能器性能。结果显示:1)频响曲线表现出硬特性,并存在一个非线性共振区域;2)外加电阻、尖端质量、阻尼比、驱动载荷、结构尺寸对俘能器性能产生显著影响;3)驱动载荷的周期形式影响俘能器电输出。此项工作为挠曲电式俘能器的设计和开发奠定了理论基础。