随着航天事业的发展,航天器结构也日益复杂,使用的火工装置也越来越多。火工装置在执行爆炸分离的任务过程中,将在结构中产生很高量级的加速度短时瞬态响应,这将造成飞行器结构敏感电子设备的损伤,甚至破坏,可能导致飞行器灾难性的事故。与此同时,航天器承担的任务越来越多,对航天器的控制精度和稳定性指标的要求更为严格,航天器结构的中、高频扰动问题也日益突出,结构功率流可以有效地描述结构中、高频扰动的传播。因此,为使航天器在更安全、稳定的环境中工作,研究冲击载荷作用下结构的短时瞬态响应以及结构功率流传播与控制问题具有重要意义。对于以高频响应为主的短时瞬态响应的求解及分析,基于稳态的有限元方法及模态叠加思路已不适用,一般采用基于波动理论的分析方法。在这方面的研究前人已做了大量工作,但其中对于有限尺寸结构短时瞬态响应的求解及功率流控制问题,研究得还不充分,到目前为止,在采用广义射线法和回传射线矩阵法研究有限尺寸板结构受冲击载荷作用的短时瞬态响应方面,尚未见相应的文献。本文研究有限尺寸结构短时瞬态响应与功率流控制问题。基于波动理论,发展了前人的方法,主要采用广义射线法和回传射线矩阵法,研究有限尺寸板结构受冲击载荷作用下的短时瞬态响应问题,为解决此类问题提供了一条有效的途径。本文具体研究内容如下:首先,拓展了广义射线法和回传射线矩阵法的研究范围,将其推广用于研究冲击载荷作用下有限尺寸板结构的短时瞬态响应问题。以往研究者采用广义射线法和回传射线矩阵法研究了梁、平面桁架和空间钢架等结构的瞬态响应问题。本文基于Mindlin板理论,采用广义射线法,得到冲击载荷作用下平板结构中传播的射线群,并采用广义射线法与回传射线矩阵法,研究有限尺寸L型垂直板结构中传播的各条射线群,进而计算有限尺寸板结构的短时瞬态响应,分析板厚度、材料性质和冲击载荷类型对结构短时瞬态响应的影响。通过与实验结果对比,验证有限尺寸平板结构的短时瞬态响应理论研究结果。其次,在以上的研究基础上,进一步将回传射线矩阵法拓展应用于研究复合材料加肋层合板结构受冲击载荷作用下的短时瞬态响应问题。通过Laplace变换,并采用回传射线矩阵法,基于一阶剪切变形层合板理论,研究复合材料加肋层合板结构中传播的各条射线群,采用FFT变换,计算各种冲击载荷作用下加肋层合板结构的短时瞬态响应,并分析讨论肋条数目和冲击载荷类型对加肋层合板结构短时瞬态响应的影响。第三,将广义射线法和回传射线矩阵法推广应用于研究有限尺寸复合材料圆柱壳结构受到冲击载荷作用下的短时瞬态响应问题。基于一阶剪切变形壳理论和Laplace变换,采用广义射线法与回传射线矩阵法,得到Laplace相空间中层合圆柱壳结构受冲击载荷作用的各条射线群,采用FFT变换处理各射线群的Laplace逆变换,计算复合材料层合圆柱壳结构受冲击载荷作用的短时瞬态响应,并比较两种方法的计算结果。进而讨论壳体厚度、铺层顺序和冲击载荷类型对复合材料圆柱壳结构短时瞬态响应的影响。第四,提出了采用无功功率流(Reactive Power Flow)进行结构振动控制新方法。以往研究者主要研究有功功率流(Active Power Flow)在结构中传播和控制问题。本文基于梁结构的动力学方程,采用波动方法计算结构的中、高频动力响应,详细分析结构有功和无功功率流的物理意义。分别基于有功功率流、无功功率流和加速度响应,采用主动振动控制方法,研究L型垂直梁结构的振动主动控制。从研究结果可见,通过控制结构的无功功率流,可以有效抑制结构的振动响应。并分析控制力误差和传感器位置对各种控制力控制效果的影响。最后,采用波动方法研究有限尺寸闭合连接板结构的振动功率流主动控制问题。以往研究者针对梁和板结构的功率流传播问题进行了不少研究工作,但还未见关于有限尺寸耦合连接板结构的功率流主动控制的研究结果报道。本文采用波动方法,分别基于经典薄板和Mindlin板理论,研究有限尺寸耦合连接板结构的有功与无功功率流,并讨论结构阻尼对有功与无功功率流的影响。采用前馈主动控制方法,对板结构连接点处传递的振动功率流进行抑制研究,并分析控制力误差对振动控制效果的影响。