船舶推进轴系在运转中承受着复杂的负荷和应力，良好的承载状态对船舶长期安全航行具有重要意义。本文设计了一种基于应变片的无线遥测系统，可以实现不同对中状态下的轴系动态负荷测量。根据不同截面测得的应变数据结合建立的单支点负荷计算模型，可求得各轴承的实际负荷。在搭建的轴系缩比试验台上测得的负荷值与通过有限元模型仿真求得的负荷值相差不大，证明了该测试方法的可靠性。

螺旋桨致舰船振动的有效控制对降低舰船尾部壳体低频段声辐射具有重要意义，其中振动主动控制技术能够在保证隔振系统的总刚度不变软的前提下降低螺旋桨到艇体的能量传递率。本研究以桨轴-艇体为研究对象，使用止推电磁轴承作为致动器，针对模型的不确定性，提出了一种自适应反演控制方案，不仅可以降低螺旋桨激励传递到艇体的能量，还能够降低未知参数和未知动力学部分对艇体振动的不良影响。此外，为了降低电磁轴承的能量损耗，相对于传统的差动电流驱动方案，本研究设计了分时驱动的双边电磁轴承方案。仿真结果显示，这种自适应反演控制方法不仅有效控制螺旋桨激励下的艇体振动，还显示出了优良的稳定性和鲁棒性。

泵喷推进器由导管、转子和定子组成，它具有推进效率高的优势，但其在流体的作用下也易产生剧烈的结构振动并辐射噪声，削弱水下舰船的声隐身性能。为了解流体激励下泵喷推进器的动态特性，本文首先通过基于大涡模拟的计算流体力学（CFD）仿真计算，得到了推进器的非稳态流场，提取了泵喷推进器关键结构表面的脉动压力，并将此流体载荷作为推进器声振耦合分析的激励源；然后，建立了泵喷推进器水下结构声振耦合系统的有限元/边界元模型，分析了流体激励下结构的振动位移响应和辐射声场分布；最后，本文还讨论了不同进速系数对于泵喷推进器水动力性能和声振耦合响应的影响。本文所进行的仿真分析可以为典型结构泵喷推进器的减振降噪设计提供一定的依据。

研究热噪声复合载荷作用下结构的动力学响应对高超声速飞行器结构的设计具有重要的指导意义，实验室多采用高温行波管进行热噪声复合试验研究，本文针对行波管中高温平板结构动力学响应预示方法进行研究。选取四边固支C/SiC材料平板为研究对象，首先研究热效应对平板结构固有模态特性的影响，然后在平板表面施加一维行波声载荷模拟行波管中声场，利用解析方法求解结构在热噪声复合载荷下的动力学响应。结果表明，在加热过程中平板固有频率先减小至极小值，而后逐渐回升。在固有频率下降阶段，材料弹性模量减小和热应力对于结构刚度的软化效应强于热变形的硬化效应；在固有频率回升阶段，热变形的硬化效用起决定性作用。线性响应范围内，平板在热噪声复合载荷下的加速度响应特性取决于其热模态。

提出一种新型高阻尼螺旋桨结构形式，通过将螺旋桨桨叶简化为弯曲梁，对常规桨叶和新型桨叶的随机振动特性进行对比分析。首先利用基于均匀湍流统计模型的相关分析方法，求取了作用在桨叶表面上的压力谱空间分布；然后运用基于模态叠加法的随机振动理论，讨论了系统参数对桨叶叶尖速度响应功率谱和脉动推力功率谱的影响规律。研究表明新型螺旋桨结构形式具有降低叶片固有频率处峰值响应的效果。

针对一种额定角动量为68 Nms的飞轮，以飞轮轮缘响应相对于基础激励输入的加速度传递率为优化目标，以轮体转动惯量、几何尺寸、强度、刚度、质量等为约束条件，对截面形状为工字型的轮辐和轮缘几何尺寸参数的设计提出了优化方法。该优化方法基于有限元法建立飞轮轮体模型，同时利用多岛遗传算法对飞轮轮体进行了多学科设计优化研究。结果表明，在满足设计要求的前提下，轮缘加速度传递率得到明显降低。该方法对提高航天器飞轮轮体结构设计效率具有一定的现实意义。

为研究螺旋桨流噪声，以螺旋桨的基本构型单位二维翼型为研究对象，研究其在不同工况下的振动噪声规律。以 Lighthill声类比理论为基础，应用计算流体力学软件 CFX和声学仿真软件 LMSVirtualLab分别模拟在不同工况下翼型的流场和声场分布。取翼型非定常脉动力作为声源，然后采用边界元方法分别求解翼型流噪声和振动噪声。结果表明，噪声水平随速度和翼型攻角的变化呈现较为明显的规律；相比考虑翼型振动时的振动噪声，忽略翼型振动影响的情况下流噪声水平偏大。

水润滑轴承摩擦诱导的螺旋桨推进轴系振动是造成舰艇艉部高频振动噪声的重要诱因。针对摩擦诱导的螺旋桨推进轴系非线性自激振动特性进行研究。基于拉格朗日方程和模态叠加方法建立摩擦激励下螺旋桨推进轴系的非线性动力学方程，轴承—轴颈的动摩擦特性采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型进行描述，同时考虑非线性摩擦、扭转振动和横向振动的耦合作用。运用Newmark-[β]和Newton-Raphson迭代相结合的方法求解系统非线性动力学响应。分析结果表明，在摩擦激励自激振动作用下系统动力学特性均被激发，系统的弯扭耦合振动特性易诱发螺旋桨推进轴系产生摩擦自激振动现象。

敷设于舰船湿表面上的抗冲瓦可以有效提高舰船的抗水下爆炸冲击性能。本文从抗冲瓦的结构拓扑参数方面来研究其抗冲击特性，讨论了不同强度冲击载荷下抗冲瓦的优化设计区域，提出了拓扑结构、应力平台与结构密度三参数优化设计方法，最终给出了一种较为优化的结构形式。

轴承刚度对轴系振动有重要影响，研究无拆卸轴承刚度测试方法有利于快速可靠地了解轴系的振动特性。通过机架安装隔振器、泵进出口安装波纹管、电机与泵转子间采用电磁联轴器等结构措施；构建了离心泵转子-滚动轴承的试验台架。以光电传感器安装位置为转轴相位参考，通过转轴振动位移峰值识别出轴承截面轴系等效偏心质量的相位。通过附加质量于等效偏心质量相位产生激振力，并运用Lab VIEW构建的虚拟仪器测量附加质量前、后振动位移峰值变化量，从而得出轴承刚度。最后通过台架实际配置与转子模型进行了验证。结果表明，轴承刚度无拆卸测试方法有效可行，设计的试验台架可实现附加配重的安装，并能够有效地予以验证；所构建的虚拟仪器也能够准确计算得出转轴偏心质量相位与轴承支撑刚度。

采用叶轮流体力的简化方式可以提高离心泵流体激励诱发振动的计算的准确程度。根据达朗伯原理对试验台架建立了包含离心泵基座的四圆盘三轴段转子动力学模型；将流体力分别简化为叶轮内20 %流体质量、40 %流体质量、CFD集中力与力矩，采用Newmark—隐式算法对转子动力学模型进行瞬态响应分析。结果表明，将叶轮上流体力简化为CFD；所得集中力与力矩时；可有效得出离心泵运转过程中流体激励所诱发的基座振动。而所获得的基座振动位移与加速度幅值均远大于将流体力简化为叶轮内20 %或40 %流体质量所获得的基座振动数值。另一方面，将流体力简化为叶轮内40 %流体质量所获得的基座振动大于简化为叶轮内20 %流体质量所获得的基座振动。

针对某轴系—艇体缩比试验模型，首先进行动力学建模，并利用试验数据对模型参数进行修正。在此基础上将振动模型利用直接边界元法进行进一步延伸分析，对螺旋桨纵、横激励力作用下壳体的声辐射特征进行预测，得到两种激励力下典型模态的壳体表面声压和远场声压分布特性，并从能量角度对耦合系统的声辐射特性进行分析，给出轴系—艇体耦合系统水下声辐射特性。

通过优化作动器的控制目标，调整控制通道耦合方式，可有效抑制作动器间的正反馈，达到快速平稳收敛的控制目的。该方法基于滤波xLMS方法和多通道耦合控制模型，控制过程简洁、有效。实验结果表明，该方法能有效抑制多个作动器之间的互相干扰，而且较多通道分散控制具有更高的总体抑制性能。

推进轴系的艉轴承负荷受螺旋桨、轴系对中等因素影响，不合理设计或安装可能导致轴承润滑不良，使轴颈与橡胶轴承间容易存在“粘着—滑动”状态，进而导致轴系的弯曲、扭转振动异常。通过简化的推进轴系模型，从机理上分析轴系在艉部橡胶轴承摩擦力作用下的弯-扭耦合振动特性及其主要影响因素，为识别轴系异常振动和噪声提供参考。