隐身性能是衡量新型舰船性能的重要指标,舰船动力设备是主要的振动噪声源之一。传统的舰船动力设备隔振系统主要是基于线性理论进行建模分析的,往往忽略了隔振设备的非线性特性。而随着人们对舰船隔振性能要求的提高,基于线性理论得到的分析结果无法达到高精度的要求。为此,本文基于分数阶理论建立了两种常用隔振器的非线性力学模型,并在此基础上分别建立了含上述隔振器的船舶动力设备隔振系统动力学模型,并开展了其非线性动力学行为研究。主要研究内容包括:(1)采用Grünwald-Letnikov(G-L)分数阶定义式确定了隔振系统的离散数值解形式,随后基于MATLAB GUI平台设计开发了典型分数阶系统动力学特性分析软件。(2)基于分数阶理论和传统线性理论分别建立了半主动颗粒阻尼装置的分数阶力学模型和传统力学模型。然后,设计并搭建了半主动颗粒阻尼装置的阻抗特性测试平台,并根据试验数据识别了半主动颗粒阻尼装置传统力学模型和分数阶力学模型中的各主要参数。通过对比半主动颗粒阻尼分数阶力学模型和传统力学模型后发现:分数阶力学模型具有更简洁的力学形式和更高的模型精度。在此基础上,建立了一类含半主动颗粒阻尼装置的单自由度隔振系统的非线性动力学模型,分析了分数阶参数对系统响应特性的影响规律,并研究了非线性参数和分数阶系数引起的非线性动力学行为。结果表明:系统响应会随着分数阶系数的减小而减小,但会随着分数阶阶次的减小而增加;非线性刚度参数的变化会引起系统幅值跳跃现象;非线性阻尼参数的变化会引起叉形分岔现象,而分数阶系数的变化会引起分段分岔的现象。(3)基于分数阶理论建立了一类空气弹簧隔振器的力学模型并通过试验验证了所建模型的正确性。随后,建立了一类含空气弹簧隔振器的船舶动力设备双层隔振系统的动力学模型,通过理论分析分别探究了分数阶阶次和分数阶系数对双层隔振系统振动传递特性的影响规律。结果表明:分数阶阶次的增大既能降低系统传递到基座的相对位移响应,也能在总体上降低系统的振动传递率;分数阶系数的增大能降低系统传递到基座的相对位移响应,但对振动传递率存在非线性影响。本文主要基于分数阶理论分别建立了半主动颗粒阻尼装置和空气弹簧隔振器的分数阶力学模型,进而研究了含这两类隔振器的舰船动力设备分数阶隔振系统的动力学特性,将分数阶理论应用于船舶减振降噪领域,为船舶动力设备的性能分析提供了新的研究思路,具有重要的参考价值。