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磁致伸缩振动能量采集器（Magnetostrictive Vibration Energy Harvester,MVEH）具有机电转换效率高、阻抗低、工作范围广、无老化等特性,在无线传感、微机电、植入式医学等设备供电中有广阔应用前景。为了拓宽悬臂梁式MVEH的采集带宽和降低其采集频率,本文对非线性磁力臂梁式MVEH进行了深入研究。1、以非线性磁力臂梁式MVEH为对象进行动力学建模。推导了器件的磁力模型,并基于磁力模型、动力学平衡原理、磁致伸缩材料非线性本构模型、法拉第电磁感应定律建立了具有非线性磁力悬臂梁式MVEH的机电耦合动力学模型。应用该模型和劳斯-霍尔维茨稳定性判据确定了器件的分叉值表达式和势能函数曲线。2、基于有限元法对非线性磁力悬臂梁式MVEH进行了设计与分析。首先确定了基本结构的器件中磁铁的尺寸,有限元计算结果表明其偏置磁场在外加磁铁影响下分布不均匀。为此,提出了一种器件的改进结构方案,有限元计算结果表明,当磁铁间距d从分岔值dbif到无穷值,改进结构的器件的偏置磁场变化相对小、且分布较均匀。在此基础上,对器件的磁力、势能函数和开路电压进行了计算分析,最终确定了器件的结构参数。3、利用所建立的机电耦合动力学模型和确定的结构参数对器件进行了动力学仿真分析。数值计算结果与实验结果的比较证明了所建模型的正确性与有效性。在此基础上,分析比较了简谐激励下器件在单稳态与双稳态下的输出响应,表明了器件在双稳态下,采集频率下降、带宽得到了极大的提高。最后,对随机振动激励下器件的输出特性进行了计算与分析,结果显示,具有非线性磁力的悬臂梁式MVEH相对于传统采集器在随机振动环境表现出更宽采集带宽与更强的输出能力。本文通过器件动力学建模、设计、数值计算及分析,对非线性磁力悬臂梁式MVEH进行了深入研究,所得结论对于器件的整体性能预估、设计、控制以及使用具有重要的指导作用。