振动在我们的日常生活中无处不在,有些时候不必要的振动会带来很多不良后果。在航天结构中,不可控的振动会给其中的精密电子机械设备带来不可逆的损伤,甚至会导致航天器发射失败,因此振动模态控制和吸能减振的研究受到广泛关注。碟形弹簧可以在狭小空间承受较大载荷,常用于航天器的模态控制当中,但传统碟形弹簧刚度与载荷密切相关,固有频率不稳定。在以往的吸能减振结构设计中,往往无法兼顾吸能效果与结构的使用次数,例如,多孔材料在塑形大变形后,可以达到很高的吸能效果,但是只能一次性使用。针对以上两个问题,本文首先对碟形弹簧进行了形状优化,使其刚度在全部载荷范围内保持不变,保证固有频率与载荷无关。其次受到啄木鸟头骨生物结构吸能和减振机理的启发,设计了一种可以重复使用且具有良好吸能效果的新型粘弹性吸能结构,即硅橡胶-碟簧复合吸能结构。该结构由硅橡胶、碟形弹簧和钢板三部分组成,其中钢板起到整体支撑作用,碟形弹簧起到承载和弹性恢复作用,而硅橡胶则用来提供粘弹性粘滞阻尼,从而达到反复吸能减振的效果。本文通过有限元模拟与实验相结合的方法,分别研究了碟形弹簧、硅橡胶材料和复合结构的力学性能,并对结构的吸能效率进行了讨论。主要研究工作如下:(1)将碟簧的全程压缩数值分析与实验进行对比,发现碟簧的刚度与所受载荷密切相关。针对这个问题对碟形弹簧进行形状优化,将碟簧上表面由平面优化为曲面。优化后的碟簧刚度保持稳定、与载荷无关,最大应力降低至屈服极限以下,避免了局部屈服,提高了碟簧的使用寿命。(2)基于硅橡胶的单轴拉伸压缩实验与松弛实验,对实验曲线进行拟合得到材料本构基本力学参数,发现硅橡胶具有较好的超弹性和粘弹性力学性质,适合作为吸能结构的粘弹性元件。(3)对单碟簧--硅橡胶复合结构进行压缩过程的数值模拟,从而可以预测整体复合结构的承载能力。研究了碟簧排布数量对单层复合结构力学性能的影响,发现复合结构的吸能效果对加卸载波形不敏感,且随着碟簧数量的增加,吸能效果更好。(4)设计并制造出4层碟簧-硅橡胶复合结构,具备较大承载能力和较高的吸能效率,最大吸能效率可以达到60%,且可以重复使用。