机械结构在航空航天、船舶和建筑等领域得到了广泛的应用,研究其内部的振动传递路径和分布特性具有深远的意义。本文从理论仿真上研究了一维梁结构、二维薄板和耦合板结构的稳态及瞬态功率流特性,利用有限元软件ABAQUS建立了有限元模型,在考虑结构应力分布、位移变化的基础上,采用有限元功率流法可视化了结构内部的能量分布和传递路径,讨论了结构参数改变对能量传递路径和分布的影响。在实验研究方面,进行了简支梁的功率流固有频率实验,实验与仿真结果一致。通过理论与实验研究,得到了一些有益的结论,为工程实践提供了重要参考价值。本文主要研究内容包括:第一,以一维简支梁为研究对象,推导了梁结构的能量密度控制方程和功率流公式,建立了简支梁在简谐集中力作用下的有限元模型,利用有限元功率流法分析了简支梁结构内部的能量分布和传递特性。第二,以机械系统中的二维薄板结构为研究对象,利用有限元软件建立了薄板和耦合板结构的有限元模型,并通过二次开发实现了结构内部的振动能量分布、传递和衰减的可视化。同时讨论了薄板结构中阻尼器的能量耗散特性。第三,基于有限元功率流可视化技术给出了钢球撞击钢板过程中钢板结构内部的能量传递动画。同时建立了有无圆孔钢板受钢球撞击模型,借助应力波云图、功率流云图和功率流矢量图等,讨论了圆孔的存在对结构内部能量分布、传递路径、衰减系数和振动总能量大小的影响。第四,进行了简支梁功率流固有频率实验,建立了有限元功率流和振动能量参数间的方程。获得了扫频简谐集中力作用下的功率流响应,并验证了相同模型下的理论仿真结果。