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硬涂层是指由金属基、陶瓷基或两者的混合制成的涂层材料。近年来的研究发现,硬涂层因其具有很好的阻尼减振能力,同时还具备耐高温、耐腐蚀、耐摩擦和抗冲刷的特点,而得到了更深入的关注和研究。硬涂层材料具有振幅依赖性,即其弹性模量会随着结构件的振动幅度的不同而发生改变。正因为硬涂层材料具有上述特点,使涂层复合结构会发生独特的力学现象,通常表现为软式刚度非线性。本文针对硬涂层复合结构的软式刚度非线性,进行了表征测试、参数辨识及基于现象学的动力学建模等方面的研究。具体研究内容体现在以下4方面:首先,对硬涂层复合结构进行了表征测试。在给出非线性系统特征以及适用于硬涂层复合结构的非线性测试方法的基础上,确定了硬涂层复合结构的测试流程,对涂敷NiCrAlY+YSZ硬涂层的钛板进行了表征测试,获得了可以描述硬涂层板非线性振动现象的频域及时域响应。然后,从时域的角度提出了辨识硬涂层复合结构的非线性刚度及阻尼参数的方法。基于EMD分解和Hilbert变换推导了辨识硬涂层复合结构非线性刚度及阻尼的原理性公式,确定了辨识流程。进行了实例研究,辨识出了涂敷NiCrAlY+YSZ硬涂层钛板的非线性刚度及阻尼。再则,从频域的角度提出了辨识硬涂层复合结构的非线性刚度及阻尼参数的方法。在修正经典的半功率带宽法的基础上,研发出了一种用于辨识硬涂层复合结构非线性刚度及阻尼的方法,确定了辨识流程。同样进行了实例研究,辨识出了涂敷NiCrAlY+YSZ硬涂层钛板的非线性刚度及阻尼参数。最后,基于测试获得的硬涂层钛板的软式刚度非线性频域响应,研究了基于现象学的硬涂层复合结构动力学建模方法。以涂层板为例对硬涂层复合结构模态振动的动力学方程进行了理论推导,建立了硬涂层复合结构在模态坐标下振动的数学模型。赋予前面章节获得辨识参数,实现了基于实验现象的硬涂层钛板的动力学建模。本文的研究成果可为硬涂层复合结构的非线性振动特性及参数辨识研究提供参考,也可为硬涂层复合结构的减振设计提供支持。