船舶结构振动是导致船体结构出现裂缝或疲劳破坏的根源,水声监测能力的提升对水面舰船和潜艇的声隐身性能也提出了更高要求。通过船体减振包括船舶主机处的减振设计对提高船舶隐蔽性、安全性和舒适性有重大意义。负泊松比多孔超材料多为蜂窝单胞通过平移或旋转方式等形成,可看做为单胞通过串联及并联形成应用结构。单胞角度、高宽比及壁厚等众多参数均能影响单胞的泊松比、相对密度、刚度、频率等性能参数,本文根据弹性均匀化理论,结合有限元方法推导了适用于周期蜂窝结构的理论表达式,分析在蜂窝单胞不同的串联、并联情况下,不同角度、不同高宽比下的动静力学性能,为复杂负泊松比超材料结构的设计提供理论参考,应用前景十分广阔。传统的船用隔振装置从基座到浮筏在国内外已经得到深入研究,如不进一步考虑新的结构形式或新的材料(复合材料、纳米材料或超材料等),很难兼顾减振功能与轻量化设计需求。本文通过对浮筏结构以及负泊松比超材料结构进行理论分析,提出负泊松比超材料隔振浮筏设计。在此研究基础上,通过有限元软件建立两种典型浮筏结构及两种新型负泊松比浮筏结构,对四种不同类型隔振浮筏在实船主机减振中的应用进行了探索。研究结果表明,采用负泊松比超材料筏体在某些频段能提高浮筏的振级落差,减小主机传递到机舱船底板的振动强度,并显著降低筏架重量。负泊松比超材料浮筏具有轻量化、高隔振效果、高降噪性能等优点,在未来船舶动力设备减振中具有广阔的应用前景。本文还设计了含轻量化、减振降噪性能优良的负泊松比超材料肋板的双层圆柱壳结构,在保证结构承载能力的前提下,探索将其应用于潜艇动力设备舱段,以降低动力设备引起的振动与噪声。研究表明,调节超材料肋板宽度,可改变双层圆柱壳结构的局部刚度;调节超材料功能胞元的壁厚和角度以及胞元层数,可改变双层圆柱壳结构的隔振及声辐射性能。研究了保持肋板总质量不变条件下,超材料胞元层数对双层圆柱壳结构隔振与声辐射性能的影响;给出了不同超材料肋板结构宽度、胞元负泊松比及胞元层数下双层圆柱壳结构的强度、固有频率、加速度响应级、振级落差、振动传递率以及辐射声功率。通过与常规双层圆柱壳结构对比,证明了采用负泊松比超材料肋板双层圆柱壳结构的轻量化优势与低辐射噪声性能。鉴于负泊松比超材料肋板在双层圆柱壳减振降噪方面的优良性能,进一步将其应用于某型潜艇动力设备舱舱段的结构设计。将该舱段双层壳间实肋板替换设计为负泊松比超材料肋板,既降低因动力设备振动引起的船体振动与水下辐射噪声,又能使船体结构重量降低。本文通过建立潜艇有限元模型分析全艇振动及水下辐射噪声,调整超材料肋板的胞元板厚,对比研究不同质量约束下超材料肋板与实肋板设计的舱段外壳振动加速度级。使用耦合间接边界元方法计算了潜艇辐射声功率级及声压辐射指向性,通过与实肋板机舱段结构潜艇结构对比,负泊松比超材料肋板在总合成声功率上表现出更好的降噪性能。采用含负泊松比超材料能够更好的阻隔动力设备机械振动向外壳的能量传递,论证了负泊松比超材料在实际船舶工程中的良好应用前景。