在高功率激光装置冷冻靶系统中，靶架的细长悬臂梁结构对冷冻靶内部振源有着较大的振动响应，从而会影响装置的束靶耦合精度。针对该问题，研究了长悬臂梁的附加式减振结构，在不增加整体外形尺寸和质量的前提下，通过增加悬臂梁支撑点的方式增大结构比刚度，从而优化其振动响应特性。以美国国家点火装置（NIF）中的靶架作为研究设计主体，通过建立数学模型明确了响应函数的主要、次要影响参数；利用ANSYS有限元模拟的方法确定了重要工程参数的取值范围；通过自主搭建的实验台模拟了不同工况下的振源并对减振靶架进行测试，最佳方案中的振幅优化率为91.7%，冲击收敛时间优化率为77.1%，固有频率达到183 Hz，证明了所设计的减振结构对长悬臂梁的振动响应特性有较好的优化作用。

针对传统的悬臂梁振动抑制系统建立动力学方程的复杂性和精确性不高等缺点, 该文提出利用多物理场耦合仿真软件搭建悬臂梁系统作为被控对象, 通过设计比例、积分、微分(PID)算法在Simulink中建立控制器模型, 对悬臂结构进行振动控制联合仿真。由于结构具有未知性,因而传统控制器PID参数的选取常需根据经验进行试凑来确定。通过提出遗传算法优化PID参数的模型, 从而实现参数在线优化实时控制压电悬臂梁振动, 仿真和实验均验证了该模型的有效性。此外还通过改变压电执行器在悬臂梁不同应力处的位置进行了振动抑制的仿真与实验。结果表明, 该算法模型具有很好的鲁棒性, 在不同位置处均可获得最佳的PID整定参数, 实现振动抑制最佳效果。

基于局域共振机理提出1种双侧空心不对称散射体声子晶体结构, 借助有限元法, 计算了双侧空心不对称散射体声子晶体能带结构、传输损失谱及本征位移场, 得到了起始频率为79.4 Hz、带宽为1 065.2 Hz的超宽第1完全带隙。结合等效弹簧质量系统, 分析标记点的本征位移场振动模态, 揭示出新型双侧空心不对称散射体声子晶体带隙形成机理。分析了包裹层缺口角度、连接短板宽度、空心圆柱散射体高度等几何参数对第1完全带隙的影响规律, 并改变声子晶体几何参数实现对带隙频率的调控。结果表明: 双侧不对称二维空心散射体声子晶体第1完全带隙的起始频率有效降低至80 Hz以下, 带宽超过1 000 Hz; 改变声子晶体结构参数可实现局域共振与Bragg散射带隙同时存在于一种声子晶体中, 为单一声子晶体同时调控低频、高频带隙提供了可能。

在地球中传播的地震波主要有体波和表面波，而表面波中Rayleigh波对建筑物造成的破坏最为强烈。针对Rayleigh波的振动控制，提出一种田字形超材料结构。相比于传统的地震超材料，这种超材料屏障是由外部口字形框体内部嵌套十字形柱体组成，形成4个可填充区域，其外部框体采用部分埋入的方式，具有高强度、强稳定性、填充方式灵活的特点。应用有限元法计算了田字形超材料的能带结构和传输特性，并通过分析带隙边界处模态振型可知，带隙的打开是由于柱体的局域共振。结合带隙机理可知，柱体结构中土壤填充量不同可改变柱体的质量，形成不同的谐振频率，产生甚低频带隙。为进一步拓宽带隙，设计研究了正、负梯度的质量填充方式，均可得到3.3~13.1 Hz甚低频宽带隙，在谐振频率范围内两者的隔震方式分别为Rayleigh波彩虹捕获和Rayleigh波到体波的转化。最后，采用EI-Centro地震波对填充屏障进行了时程验证，加速度最大幅值衰减超过80%，为地震超材料在减震隔震方面应用提供了新的设计思路和方法。

为达到在脉动气流激励下抑制风洞模型振动的目的, 该文提出了基于压电陶瓷作动器神经网络模型的风洞模型主动振动控制方法, 并进行了实验研究。首先, 分析了风洞模型系统振动特性, 建立了内嵌式压电陶瓷作动器的主动振动控制系统, 通过模型质心加速度推算出压电陶瓷作动器期望输出抑振力。然后, 建立了压电陶瓷作动器期望输出抑振力-激励电压的神经网络模型, 并根据该模型设计了一种实时解算加速度为激励电压的控制方法。最后, 通过地面试验对控制方法的有效性进行验证。实验结果表明, 该控制方法具有良好的实时性和鲁棒性, 在锤击试验中, 振动加速度衰减时间相比于压电方程线性控制时减小了54.46%, 系统阻尼比增大了1.58倍, 取得了良好的控制效果。

为了实现航空发动机转子叶片的在线振动测量,采用了微波传感技术对发动机转子叶片振动测量进行研究。推导了三自由度叶片机械机构的动力学数学模型,通过状态空间方程得到观测方程和观测向量,进而了解到观测矩阵,其转换矩阵可辨识频率、阻尼比和振幅。建立了一种辨识叶轮失谐时模态性能的仿真模型,解决了微波探头发射波形相位与壳体叶片尖端间隙的拟合关系,对脉冲极值和采样率进行了分析。该方法能较好地进行检测数据的特征提取与分析,获得转子叶片频率、阻尼、振幅等振动信息,得到最大响应频率5 MHz,间隙分辨率为25 μm。改进了转子叶片模态参数辨识和叶间隙振动测量方法,适合在一些苛刻的环境下运作,提升了发动机的振动检测能力。

提出了一种局域共振单元复合声子晶体板结构, 并结合有限元对晶体板结构的带隙特性、隔声性能进行了分析.结果表明, 共振带隙的产生是由共振单元与板中传播的弹性波相互耦合造成的, 耦合强度直接影响共振频率和带隙宽度, 隔声效果与薄膜的厚度直接相关.通过改变薄膜的厚度可以将隔声效果调节到满足机舱飞行员正常驾驶的要求.该结构在200 dB以下具有良好的隔振效果, 最大隔声量达到150 dB.该研究为获得良好的隔声效果提供了理论支持, 在航空发动机减振降噪方面具有潜在的应用前景.

研究了风洞模型主动振动的抑制原理，并结合叠堆式压电陶瓷作动器的压电效应设计了一套并联式主动抑振器。首先，针对模型支杆系统及其动力学特征，分析了支杆抑振原理，提出了一种基于叠堆式压电陶瓷作动器的风洞模型抑振器。然后，构建了抑振器实时控制系统，针对其驱动位移滞后的特点，研究了基于PD调节器的控制方法。最后，搭建了地面实验平台，利用锤击法和激振法对抑振器进行了地面实验。实验结果表明: 抑振器具有提高支杆系统阻尼的能力，对风洞模型在俯仰和偏航两个方向上的抑振效果明显，特别是俯仰方向上，抑制器工作后系统阻尼比可由0.009提高到0.092，抑振后剩余振幅比例约为25%。试验结果验证了该风洞模型主动抑振器的可行性与有效性。

为了抑制空间光学载荷的振动,针对大口径、高分辨的光学遥感器设计了一种隔振器, 并研究了隔振器的主要结构参数和布置方式。首先, 使用有限单元法分析了隔振器主要参数与刚度特性之间的关系。然后, 利用BP网络预测隔振器的三向刚度, 搜寻了符合条件的隔振器的结构参数。结合光学载荷的一般结构形式, 提出一种对称辐射式布置方式, 建立了相应的理论模型, 并进行了仿真研究。最后, 设计、加工出了一套隔振系统原理样机, 并对其静态性能及隔振性能进行了测试实验。实验结果显示: 隔振系统的基频在5.31 Hz左右; 对高于25Hz的振动, 衰减可以达到20 dB以上; 仿真和实验结果之差在8%以内。得到的结果表明, 设计的隔振器可以有效降低空间飞行器传递给光学载荷的振动。

反射镜支撑结构通常需要具有一定的柔性来保证其面形精度, 但这将引起结构固有频率降低, 使得结构抵抗振动的能力下降。针对这一问题, 开展了利用阻尼技术改善反射镜支撑结构动态性能的研究。建立了反射镜组件、相机机身和基础耦合的动力学模型, 推导出系统传递函数、模态阻尼、振型等参数, 并据此进行了理论分析。重点分析了在反射镜部分增加阻尼对镜体和机身振动传递特性的影响, 并进一步从模态阻尼及振型分析等角度对这种影响产生的原因给予了解释。在理论分析的基础上, 采用有限元法对所建立的更为精确的有限元模型进行了仿真研究。研究结果表明: 在反射镜支撑结构中增加黏弹性阻尼元件可有效衰减反射镜组件的振幅和动应力, 系统二阶频率处的振幅衰减达到6dB, 一、二阶固有频率处的动应力衰减程度分别达到了28%和60%。由此可见, 在反射镜支撑组件中加入阻尼元件是一种有效改善结构动力学性能的措施。