Die Hauptaufgabe von schwingungsbasiertem Energy Harvesting besteht darin, mechanische Umgebungsenergie in Form von Schwingungen in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln. Die gewonnene Energie kann beispielsweise dazu verwendet werden, um energieautarke Sensoreinheiten für Structural Health Monitoring zu realisieren oder um (mobile) energiearme Geräte zu betreiben. Für dieses Anwendungsfeld sind Energy Harvester entscheidend, die in einem breiten Frequenzbereich ausreichend Energie ernten können. Eine Möglichkeit, Energy Harvester mit einer großen Bandweite zu entwerfen, besteht in der Ausnutzung von multistabilen Strukturen. Diese Strukturen weisen Schwingungen großer Amplitude in einem signifikanten Frequenzbereich auf, die von Durchschlägen zwischen den Gleichgewichtslagen resultieren.

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, verschiedene multistabile Energy Harvester Designs zu analysieren, um die Leistungsfähigkeit zu optimieren und Auslegungskriterien zu formulieren. Die betrachteten Designs sind ein bistabiler elektromechanischer Balken, eine bistabile elektromechanische Composite-Platte sowie ein neu vorgeschlagenes Konzept einer multistabilen Platte mit vier Gleichgewichtslagen. Zunächst werden die analytischen Modelle vorgestellt, um die Breitband-Fähigkeit der Designs zu beurteilen. Analytische Methoden werden anwendet, um das zugrunde liegende Bifurkationsverhalten zu untersuchen. Basierend auf diesen analytischen Untersuchungen werden Auslegungskriterien formuliert, die es erlauben geeignete Betriebsbereiche einzuschränken. Numerische Simulationen ergänzen dabei die analytischen Untersuchungen. Die Unterschiede der untersuchten Strukturen bezüglich robusten und effizienten Energy Harvesting werden anhand von numerischen Simulationen für unterschiedliche Anregungsarten hervorgehoben. Die Übertragbarkeit, der analytisch und numerisch gewonnen Erkenntnisse auf realistische Anwendungen, wird experimentell bestätigt.