结构健康监控是提高重大工程结构安全性、降低维护成本的关键技术之一,如何为无线传感器提供长久可靠电能是其中一个瓶颈问题。近年来,利用压电效应俘获环境中的振动能量并转化为电能是实现低功耗无线传感器节点自供电的一种有效技术途径。但是,已有很多研究往往假设振动源是固定位置、能量集中、单方向的振动激励,而对于机械结构来说,振动源往往是不定向的且其能量很多是以弹性波的形式存在,并具有宽带、低频等特点。因此,如何将弹性波波动特性与压电俘能结构有机结合起来是提高宽带低频环境振动能量俘获效率需要解决的一个重要应用基础问题,具有重要的理论意义和应用价值。论文在国家自然科学基金面上项目(批准号:51577189)的资助下,针对局域共振型压电超材料薄板结构,利用薄板内弹性波传播、压电俘能等基本理论,建立局域共振型压电超材料薄板内弹性波传播行为模型,揭示带隙形成和振动局域化机理,分析压电片外接电路时的发电行为。论文主要工作包括:1、建立了局域共振型压电超材料薄板内弹性波传播的模型,针对这一模型,分别基于Rayleigh-Ritz法以及有限元法进行分析求解,最后采用COMSOL有限元仿真软件求解局域共振压电超材料薄板内弹性波传播响应函数,得到其弹性波传播特性。2、分别采用平面波展开法以及有限元法对局域共振压电超材料薄板的带隙进行求解分析。然后通过仿真得到的模态振型,分析振动时元胞内的能量分布,最后利用控制变量法,分析材料和结构参数的变化对振动带隙分布和能量局域化的影响机理,其结果可为优化设计用于宽带低频振动能量收集的局域共振型压电薄板结构提供理论指导。3、建立了局域共振型压电超材料振动俘能全系统弹-机-电耦合模型,在位移变换的基础上,利用有限元方法对该模型进行分析计算,在此基础上,分析接入不同电路时对于带隙结构和输出电压的影响。4、在理论分析、数值计算和有限元仿真的基础上,设计并制作局域共振型压电超材料薄板,进行实验测试验证。