跨超声速风洞测力试验中,如脉动气流的频率与模型支杆系统一阶振动的固有频率相近,易引起系统的共振。模型支杆系统的一阶共振带来安全风险,限制风洞试验的参数范围,使得试验数据不准确。为降低模型支杆系统的一阶共振响应,对风洞支杆进行约束阻尼处理,提高模型支杆系统的阻尼,这种减振措施可靠性高且适用范围广泛。在支杆基体层外粘接高剪切损耗因子的粘弹性材料制作而成的阻尼层,再在阻尼层外粘接高杨氏模量材料制作而成的约束层可得约束阻尼支杆。振动过程中,支杆的约束层可限制其阻尼层的伸缩,使阻尼层受到交变的剪力作用,阻尼层材料内部生成摩擦热而将系统的振动能量耗散。首先,探索约束阻尼处理对模型支杆系统共振的影响。分析模型支杆系统的模态参数与其共振响应幅值之间的关系,确定约束阻尼支杆优化设计目标为使系统结构损耗因子和系统刚度的乘积最大。根据阻尼层粘弹性材料的剪切能量损耗机制,应用能量法构建约束阻尼支杆系统结构损耗因子模型,探究支杆的材料和几何参数与约束阻尼支杆系统模态参数的关系。其次,进行约束阻尼支杆的材料选择和几何尺寸优化。通过动态力学性能测试分析三种候选的阻尼层材料在剪切模式下(25℃,1～50Hz)的损耗因子与储能模量,最终选择其中剪切损耗因子最大且剪切储能模量最小的聚氨酯橡胶为阻尼层材料,并拟合得到其剪切模式下的损耗因子与储能模量随频率变化的表达式。比较三种制作约束层的常用材料的杨氏模量,最终选择其中杨氏模量最大、强度高且机械加工性好的30CrMnSiA合金结构钢为约束层材料。得到基体层外径和阻尼层外径变化时约束阻尼支杆系统模态参数的变化情况,确立使系统结构损耗因子和系统刚度的乘积最大的几何尺寸为最优几何尺寸。然后,利用有限元软件对约束阻尼支杆系统进行分析。依照该模型支杆系统在风洞中的试验条件,在支杆圆锥段施加固定约束,并对系统施加载荷。依据von Mises准则,分析最大应力位置并校核约束阻尼支杆的强度。对比约束阻尼支杆系统和与之相同几何外形尺寸的30CrMnSiA金属支杆系统的刚度、一阶振动固有频率的有限元仿真结果。通过约束阻尼支杆系统和30CrMnSiA金属支杆系统的谐响应分析,分别得到两系统的频率响应曲线。最后,制造约束阻尼支杆和30CrMnSiA金属支杆试样,使用信号发生器控制激振器进行地面试验。通过正弦扫频法进行频率响应测试,得到约束阻尼支杆系统和30CrMnSiA金属支杆系统的频率响应曲线,并使用半功率点法从频率响应曲线获得两系统的阻尼比。约束阻尼支杆系统的一阶共振响应幅值比30CrMnSiA金属支杆系统小64%,阻尼比是30CrMnSiA金属支杆系统的2.5倍。使用激振器模拟风洞载荷,得到约束阻尼支杆系统和30CrMnSiA金属支杆系统的时域响应曲线,约束阻尼支杆系统振动响应的均方根值比30CrMnSiA金属支杆系统小43%。综合有限元仿真和地面试验结果说明虽然约束阻尼支杆系统的刚度小于30CrMnSiA金属支杆系统,但其阻尼比大大提高,因而约束阻尼支杆的减振效果明显优于30CrMnSiA金属支杆。