压电俘能器的发电电压及功率与振子结构特性有关，因此振子结构的优化设计非常重要，考虑使用变截面的悬臂梁结构来作为压电能量采集器的振子结构形式，能够提高俘能器输出电压。本文将压电俘能器简化为变截面Euler-Bernoulli悬臂梁模型，利用渐进展开法求解其固有频率，分析变截面参数对固有频率的影响规律，并通过有限元方法验证理论分析结果；针对铺设压电层的变截面悬臂梁俘能器，假设压电层与基体层粘接良好，忽略转动惯量和剪切变形，且只考虑弯曲变形和横向均匀电场，考虑几何大变形，利用Hamilton原理建立变截面Euler-Bernoulli梁的非线性动力学方程，利用多尺度法对变截面压电俘能器的非线性动力学方程进行摄动分析，结合数值仿真详细分析结构参数和机电耦合参数对压电俘能器振动特性和俘能效率的影响规律。