Nonlinear vibration energy harvesting systems can potentially increase the power collected from the kinetic energy available in their operating environment since they usually can recover energy in broadband frequencies compared to their linear counterpart. However, these systems have a high degree of complexity, sensitivity to slight variations of the parameters and the initial conditions, and may present multiple solutions. For these reasons, it is rare for the designer to have a deep understanding of the dynamic behavior of this type of nonlinear oscillator. This situation is even more peculiar when geometric imperfections from the system's manufacturing process are present, as they can significantly influence the energy recovery process. Intending to fill this lack of understanding about general aspects of the nonlinear dynamics of this kind of system, the present paper presents a broad numerical investigation of local and global characteristics of the underlying dynamical systems using bifurcation diagrams and basins of attraction. Bifurcation analysis is performed by exploring the broad spectrum of a harmonic signal, going from low to high amplitude and frequency of excitation. Basins of attraction analysis based on 0-1 test for chaos is proposed as an efficient statistical technique to identify chaotic and periodic solutions. Different levels of asymmetry are investigated, and a particular situation is defined and analyzed when a value of the sloping angle where the system is attached compensates for the asymmetry of the quadratic term. The result shows the different solutions defined by excitation forces and initial conditions, indicating the best scenario for increasing the power output. The adverse effects of the asymmetries are presented. However, we also demonstrated that it is possible to around this behavior using the sloping angle to compensate for the asymmetric influence


翻译:非线性振动能量采集系统可能增加其运行环境中从动能中收集的动力,因为它们通常能够与线性对应系统相比在宽带频率中恢复能源。然而,这些系统高度复杂,对参数和初始条件的细微变化敏感,并可能提出多种解决办法。由于这些原因,设计者很少深入了解这种非线性振动器的动态行为。当系统制造过程的几何性差异作用出现时,这种情况就更加特殊了,因为它们可以极大地影响能源恢复进程。为了填补这种系统非线性动态的一般方面缺乏了解的情况,本文件对参数和初始条件的细微变化有高度的敏感性,并可能提出多种解决办法。由于对调和振动性信号的广度从低度到高度到高度和频率,因此情况更加特殊。根据0-1的混乱情况测试,提出了吸引性分析结果,作为查明这种系统非线性动态性动态的一般方面的一般性和全球性特性调查,我们用一种不同的角度来分析这种结构的不对称状况,我们用一种不同的角度来显示这种结构的精确程度,我们用来显示一种不同的分析结果。

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