以浅球壳型双稳振动能量收集器件为研究对象，导出宽带随机激励下以能量收集效率最大为目标的结构优化设计方案。应用假设模态法及 Lagrange 方程法导出浅球壳结构非线性随机微分方程。采用稳态期望穿阈率描述结构跳变频率，并选取壳体处于底圆位置的应变能衡量每次跳变可收集能量。以稳态期望穿阈率与参考应变能乘积构造可收集功率概念，可收集功率可平衡跳变频率与每次跳变相应的可收集能量。以可收集功率最大为目标，导出最优无量纲几何参数与最优无量纲可收集功率。因其具有无量纲本质，该结构最优设计方案具有普适性。
振动能量收集 双稳 浅球壳 宽带随机激励 穿阈率 可收集功率