振动和噪声是影响高铁、舰船、飞行器、水下潜器等密闭运载装备运行效率、使用寿命和人员体验的重要因素。常规材料和结构减振/降噪性能的设计周期长、调控能力弱、发挥效果不理想,难以满足密闭运载装备快速发展的应用需求。超材料通过设计新奇的几何形状来突破传统结构的功能极限,对提升密闭运载装备的减振/降噪性能具有重要意义。因此,本文以提升密闭运载装备的减振/降噪性能为目标,提出了一种全周期交互渐进式（Full-cycle Interactive Progressive,FIP）设计方法,研究了四种典型的力学和声学超材料（渐硬力学超材料、手性力学超材料、调压声学超材料和调频声学超材料）,实现了面向减振/降噪性能的力学和声学超材料设计研究。本文的主要工作如下:首先,提出了基于代理模型的全周期交互渐进式设计方法。本研究为了解决传统优化方法难以设计超材料非常规物理特性的问题,提出了一套整合拓扑优化、参数优化、实验分析和反馈调节的FIP设计方法。其中,拓扑优化创新了初始结构,参数优化确定了初始结构的参数组合方案,实验分析验证了优化结构的设计效果,反馈调节增强了FIP方法的交互设计能力。其次,研究了力学超材料渐硬特性的全周期交互渐进式设计。本研究为了满足密闭运载装备的减振维稳需求,首先提出了力学超材料渐硬特性的力学模型。然后提出了显式-隐式混合迭代方法,解决了非线性有限元分析过程中稳定性和收敛性无法兼顾的问题。最后利用FIP方法设计了渐硬力学超材料,保持了平缓载荷下力学结构整体构型的稳定性。其中,设计了平缓压缩实验和微观形貌监测的组合方案,研究了渐硬力学超材料的性能-参数影响规律和有效应用条件,验证了FIP设计方法的有效性。第三,研究了力学超材料吸能特性的全周期交互渐进式设计。本研究为了增强密闭运载装备的减振抗冲击性能,首先建立了手性结构的偶应力分析模型。然后利用FIP方法设计了满足吸能特性设计要求的手性力学超材料,提升了冲击载荷下力学结构的缓冲减振能力。其中,设计了应用自制光纤光栅传感器的冲击压缩实验,研究了边界条件对手性力学超材料吸能特性的影响规律。并通过反馈调节缩小了实验与仿真结果的误差,提高了FIP设计方法的准确率。第四,研究了声学超材料表面声压级的全周期交互渐进式设计。本研究为了提升密闭运载装备中声学结构的吸声降噪性能,首先建立了声固耦合系统中声压的分布模型。然后提出了基于紧支径向基函数的奇异积分处理方法,解决了声学超材料非线性边界元分析过程中相伴而生的奇异积分问题。最后利用FIP方法设计了吸声降噪性能良好的调压声学超材料,实现了隔声和吸声功能的同步调控。其中,搭建了基于阻抗管的声学特性测试平台,验证了FIP设计方法提升调压声学超材料吸声降噪性能的效果。第五,研究了声学超材料结构基频的全周期交互渐进式设计。本研究为了避免密闭运载装备在中低频噪声环境中容易产生的共振噪声,首先建立了声固耦合系统中固体结构的频率响应模型。然后利用FIP方法设计了减振降噪性能良好的调频声学超材料,解决了中低频噪声激励下结构基频的提升难题。其中,建立了强化参数优化效果的反馈调节模型,减小了参数优化结果与实际需求的误差。设计了基于封闭声箱的频率响应实验,验证了FIP方法设计调频声学超材料的有效性。最后,总结了本文的主要工作及创新之处,并展望了未来进一步的工作。