在标准材料制备工艺条件下,可用材料的密度表征材料的微结构构型。基于该思想,以不同的阻尼层材料密度代表不同的阻尼层材料微结构,针对阻尼层的两种优化构型和优化前的构型,从材料和结构两个尺度层面,实验研究了实际工程中的一种圆形阻尼层合结构的阻尼比随阻尼层材料密度与阻尼层构型的变化。测试得到了给定阻尼层构型时,不同激励幅值和负载质量加载下,结构阻尼比随阻尼材料密度的变化曲线,以及给定阻尼层材料密度时,含有三种不同构型阻尼层的结构的阻尼比随载荷激励幅值的变化曲线。两尺度的实验结果表明：适当的材料设计和结构拓扑优化可以提高圆形阻尼层合结构的阻尼特性;同时也表明：满足工程要求的拓扑优化构型存在多个。

以阻尼材料用量为约束，以最大化结构损耗因子为目标，利用有限元方法实现圆形阻尼层合板的拓扑优化设计。对优化前、后的圆形阻尼层合板进行振动实验，测试结果表明优化后结构阻尼比是优化前的1．3倍。基于结构阻尼比与单位体积结构损耗因子均表示结构件标准化阻尼能力及单调变化相同的特性，以实测结构阻尼比表征单位体积结构损耗因子，验证结构拓扑优化设计的有效性。即优化设计圆形阻尼层合板构型能有效地降低阻尼层的用量，提高阻尼层的利用率，增强结构的阻尼特性。

针对行星齿轮箱模态试验下多自由度、低频、密频的模态参数识别问题,提出一种将经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与能量算子(Energy Operator,EO)相结合的模态参数识别方法。为了定阶模态和满足能量算子对单分量的要求,采用EMD方法将振动信号分解成多个固有模式函数(Intrmsic Mode Fimction,IMF)。对各个IMF利用高阶能量算子估算频率,计算各IMF与原信号的相关性并根据频率判断阶次及去除虚假分量。由于阻尼比本质就是反映能量衰减,而能量算子能够追踪系统能量,结合二者提出半周期能量算子法估算模态阻尼比。分析了仿真信号和模态试验信号,并与传统方法进行对比分析,实验结果表明,该方法能有效提取行星齿轮箱各阶次的模态参数,验证了方法的有效性与可行性。