非线性能量汇（Nonlinear energy sink,NES）以其能量定向传递机制和共振捕获特性在振动控制方面有出色表现。然而,由于NES不包含线性刚度,NES的振幅可能会较大,可能造成结构不稳定,阻碍了NES的工程应用。因此,需要对NES的振动进行控制。本文设计了几类限位策略,以控制NES的振动幅度,借助智能优化算法设计限幅型非线性减振器的参数,在增强结构可靠性的同时,提升减振器的减振性能。研究结果为NES的设计提供有价值的参考,对NES在工程领域中的应用和推广具有重要意义。具体的内容如下:（1）采用接地的分段刚度,设计了能够限制减振器振子振动幅度的NES。基于牛顿第二定律,建立理论模型。讨论了瞬态响应下分段刚度和间隙对NES和线性主系统振动响应的影响。采用粒子群优化算法优化了限幅型NES参数。通过差分进化算法验证了粒子群优化的结果的正确性。构建了限幅型NES的实验平台,辨识了系统参数。实验结果与理论结果的对比,证明了限幅型NES能够在有效地抑制NES振动幅度的同时,增强NES的减振性能。（2）基于限幅型NES设计,研究了稳态响应动力学特性。限幅型NES引入了分段非线性,导致了难以获得系统稳态响应的近似解析解。提出了通过连续的双曲正切函数拟合分段刚度的方法,发展了分段系统稳态响应的近似解析分析方法。近似解析分析结果得到了数值仿真和实验研究的验证。研究结果表明,合适的限位刚度可以有效抑制NES的振动,同时还能保持良好的减振效果,并通过减小NES的重量降低减振的成本。（3）引入磁力限制减振器NES振子的振动幅度,设计了磁力增强型NES。根据永磁体排斥力,推导了磁力非线性的表达式。基于耦合系统的动力学方程,采用谐波平衡方法和数值仿真方法,获得了线性振子和NES耦合振动的响应。揭示了磁间隙、磁强度、外激励强度等参数对线性振子和NES耦合振动的影响规律。开展相应的实验,证实了所设计的结构能够将NES限制在设定的范围内,同时还能提升NES的减振性能。（4）在NES和主系统之间引入分段刚度,设计了一种能够被封装的NES。基于耦合的动力学方程,讨论了瞬态响应和稳态响应下分段刚度和间隙对NES振动抑制效果的影响。采用差分进化算法优化分段非线性参数,获得了封装型NES的最优参数。理论和实验结果均表明,封装型NES对线性振子振动的抑制效果能够优于传统NES。封装型NES振子的振动能够被限制在一定范围内,同时对主系统的减振效率可达90%以上。（5）在封装型NES设计中引入分段阻尼,构建了含限位阻尼的封装型NES。建立了装配限位阻尼和刚度的封装型NES两自由度非光滑非线性动力学模型。采用双曲正切函数拟合了描述分段阻尼和刚度的非光滑函数。近似解析地讨论了分段刚度和阻尼及其间隙对NES减振效果的影响。实验验证了理论分析的有效性和正确性,同时证明了引入的阻尼有助于振动能量耗散。提出双模态振动控制的多目标优化策略,对两个共振峰实现高效的被动控制。总而言之,本文所提出的限幅型非线性减振装置具有结构简单、附加质量小、减振效率高的特点,具有广泛的应用前景。