1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究的目的及意义

在新技术飞速发展的今天，微电子设备的研发也取得了巨大的进步，相比较于之前的技术，有一个很重要的进步就是设备的耗能有了显著的下降。因此，之前需要安装电池或者铺设供电线路的设备可以有一个新的解决方案，即使用能量收集装置，获取自然界中无处不在的能量，使用这种装置可以极大的改进无线网络设备的性能，使其再局限于线路或者电池所带来的缺点。其中，振动的能量由于其无处不在容易获得的特性，使其更加适用于微电子设备。现阶段有许多压电能量收集结构的形式，在这之中大部分的压电能量收集结构使用了一端固定，一段施加载荷的悬臂梁式结构。这种结构具有容易设计制造等优点，其典型结构如图1所示。对其进行拓扑优化，提升其能量收集效率的同时减少其质量和材料，这对于微电子设备的发展以及现代先进技术管理手段比如物联网技术的发展都有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

查阅国内外关于压电能量采集器及拓扑优化设计方法的相关论文文献著作等，了解压电原理、能量采集器工作机理和拓扑优化设计本质，形成其本构方程和基本的数学模型；给出悬臂梁的各方面几何尺寸，建立有限元模型，表征有限元模型的模态分析、动力学分析，建立几何模型与电子元件模型的耦合，表征能量采集器在外界激励下的输出电压、输出功率；建立能量采集器优化设计数学模型，找出结构与功率的对应关系，对能量采集器进行拓扑优化，以获取对应优化结果，使得能量采集器的输出功率最高。

各部分具体研究内容分别如下：

3. 研究计划与安排

1）资料收集阶段

利用proquest博硕士学位论文全文数据库（全文）等数据库，以及中国期刊网等图书馆资源等途径完成相关中英文资料的收集；对于国内论文，主要参考高质量的期刊，以浏览质量较低的期刊为辅。完成外文文献的翻译工作。

2）理论基础学习阶段

4. 参考文献（12篇以上）

[1]庄晓莹,s.s.nanthakumar. 扩展有限元在纳米压电结构优化中的应用[a]. 中国力学学会计算力学专业委员会无网格与粒子类方法专业组（筹）.无网格粒子类方法进展与应用研讨会论文摘要集[c].中国力学学会计算力学专业委员会无网格与粒子类方法专业组（筹）:,2016:1.

[2]任森. 一种压电式面内mems驱动器的拓扑优化设计研究[d].北方工业大学,2016.000

[3]秦小明. 基于变密度法的压电能量收集结构拓扑优化方法研究[d].华中科技大学,2016.