随着现代科学技术的发展,在航空航天、工程机械、土木工程、轨道交通等工程领域,各种结构动力学问题日益突出,模态分析技术成为解决此类问题的有力工具。与传统试验模态分析技术相比,运行状态模态分析技术具有安全性好、真实度高、测试成本低和不影响结构正常工作等优点,现今成为模态分析领域研究的热点。本文对基于传递率函数的运行状态模态分析方法做了系统研究。首先将频响函数常用估计方法引入到传递率函数估计中,研究了传递率函数的估计方法,仿真比较了采用不同算法的估计精度与误差,得出vH估计是传递率函数最优估计算法的结论。采用两种不同载荷情况下的响应数据,基于传递率函数构造有理函数,研究了采用有理函数正交多项式法和最小二乘复频域法拟合有理函数实现模态参数识别的方法,同时以弯扭二自由度机翼模型仿真算例和悬臂梁实验对算法进行了验证,结果表明该算法在激励非白噪声信号情况下也能得到较为理想的结果。通过测量基础和结构响应的加速度信号,估计得到传递率函数,提出了基于传递率函数的基础激励下运行状态模态分析方法,并采用五自由度仿真算例和某型动车的铝合金壁板实验验证了该算法的识别精度与可靠性。基于MATLAB GUI编程技术,开发出具有良好人机交互功能的模态分析软件,有助于研究成果的工程应用与后续研究。