孟 莹 丁 虎 陈立群，2)

* (上海大学力学与工程科学学院，上海 200444)

† (上海大学上海市能源工程力学重点实验室，上海 200444)

** (上海市应用数学和力学研究所，上海 200072)

引言

近年来，低功耗电子设备和无线传感器网络在民用和军事领域得到了广泛的应用[1-2].然而，这些设备大多依靠电池作为电源，到目前为止，化学电池仍有许多问题待解决，例如寿命短、体积大、对环境污染严重.此外，更换电池或为电池充电非常麻烦，有时甚至不切实际，例如人体内部的传感器[3-4].因此，为了避免更换电池，延长设备使用寿命，用于自供电的能量采集技术得到广泛应用.

目前，机械振动[5]由于不易受自然环境影响，且储量丰富，是当前最具吸引力的能源选择.根据转换方法的不同，机械能转化为电能的方法可分为压电[6]、电磁[7]和静电[8]转换.压电能量采集技术因其强大的机电耦合效应、能量转换效率高和结构简单等优点，成为最具有潜力的电池替代品.因此，在本研究中，选择压电转换作为能量采集方法.

随着能量采集技术的发展，悬臂梁结构受到普遍关注[9-12].与悬臂梁结构相比，压电圆板因其轴对称结构和双向应变等优势吸引了研究者的关注[13-14].例如，一些学者研究了承受压力波动的压电圆板能量采集器的采集性能[15-17]，这些研究为参数优化提供了有用的设计工具.Yuan 等[18]基于压电控制方程，推导出压电鼓式换能器在弯曲模式下的解析解，分析了换能器采集振动能量的性能.Kan 等[19]利……