复合材料层合结构因具有高强度、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性等优良性能被广泛应用于航空航天、船舶舰艇等国防和民用工业领域。由于工作环境特殊,复合材料层合结构往往会受到复杂的动载荷作用,进而引起机械振动。该振动又会与周围流体相互作用,成为主要噪声源。因此对复合材料层合板结构的振动特性以及与周围声场组成的耦合系统的声振特性研究意义重大。但是,目前对于复合材料板结构与周围声场组成的声振耦合系统的研究成果较少,且较少涉及弹性边界或阻抗声学壁面对声振特性的影响。基于此,本文采用复合材料简化板理论和改进傅里叶-里兹法分别从结构域、声场域及声振耦合系统三个方面逐级递进地展开研究。主要研究工作如下:根据复合材料简化板理论与改进傅里叶-里兹方法,建立复杂弹性边界条件下复合材料板结构与封闭声腔耦合系统声振特性求解技术路线。结合经典薄板理论和一阶剪切变形理论,给出复合材料简化板理论基本定义,用于求解复合材料薄厚板结构的振动特性。提出一种适用于构造弹性支撑条件下板结构位移容许函数的二维改进傅里叶级数方法,将其扩展为三维改进傅里叶级数方法,用于构造阻抗声学壁面条件下封闭声腔内的声压容许函数。对复合材料层合矩形弹性板与三维封闭声腔耦合系统进行声振特性求解和数值计算,进而论证本方法所建声振特性分析模型的可行性。根据复合材料简化板理论和二维改进傅里叶-里兹方法,建立回转类复合材料层合板结构振动特性统一分析模型。利用环扇形、圆扇形、环形和圆形板结构在几何参数和弹性力学上的相关性,给出该类板结构的位移函数和能量方程统一表达式。引入人工虚拟弹簧技术构造回转类复合材料层合板结构的弹性边界势能和闭环耦合边界势能,并将其代入到回转类板结构的能量泛函中。利用瑞利-里兹能量技术获得回转类层合板结构振动特性求解方程,进而得到复合材料层合板结构的固有特性。通过在板表面施加横向简谐点力来进一步研究层合板结构的强迫振动。通过大量的数值算例和数据对比,验证简化板理论和改进傅里叶-里兹方法在求解回转类复合材料层合板结构时的快速收敛性、准确性和计算精度。根据声学基本原理和三维改进傅里叶-里兹方法,建立回转类锥形、柱形和球形封闭声腔内声场特性统一分析模型。利用锥形、柱形和球形声腔在几何参数上的相关性,建立一种回转类封闭声腔双曲率基本单元对这三类声腔进行统一描述。利用三维改进傅里叶级数方法,构建回转类封闭声腔内声压容许函数。将三维声场问题转化为固体力学问题,建立回转类封闭声腔内部拉格朗日能量方程。当封闭声腔的声学壁面为任意阻抗壁面时,需要考虑该壁面产生的阻抗耗散势能。当回转类声腔的旋转角度为2π时,声腔左右两个壁面相互耦合,形成闭环声腔,为了满足声压连续性条件和粒子振速连续性条件,建立声场耦合势能并将其加入到封闭声腔能量泛函中。采用瑞利-里兹能量技术对回转类封闭声腔能量方程求极值,进而获得声场特性求解方程。通过将本方法所得结果与有限元仿真软件计算结果进行对比分析,来验证三维改进傅里叶-里兹法对求解回转类封闭声腔时的快速收敛性和正确性。在回转类复合材料层合板结构振动特性分析和回转类封闭声腔声场特性分析的基础上,建立复杂边界条件下回转类复合材料层合板结构与圆柱段封闭声腔耦合系统声振特性统一分析模型。将弹性层合板结构与封闭声腔在接触面处相互作用产生的结构-声耦合势能代入到结构域和声场域的能量泛函中,得到声振耦合系统的能量泛函。利用能量变分原理获得一个非线性的声振耦合特性求解方程组,对其进行线性化处理以方便最终求解。另外,通过引入外部结构力和声场点声源,从“场-声-场”和“声-场-声”两个角度深入阐释声振耦合机理。在算例分析中,研究了几何参数、材料参数、弹性板边界、声学壁面边界和声学介质等重要因素对回转类复合材料层合板-腔耦合系统的影响。通过对比经典薄板理论、简化板理论、有限元法和一阶剪切变形理论计算所得的声振特性分析结果,来验证复合材料简化板理论在求解复合材料层合板-腔耦合系统时的适用范围及计算精度。最后,从回转类板结构振动特性、圆柱形封闭声腔内声压预测及其耦合系统声振预测三个方面开展实验研究。由于各向同性材料是层合材料的一种特殊形式,且更易获得,所以本实验中板结构的填充材料均为各向同性材料,以简单验证所建回转类板结构及其板-腔耦合系统理论分析模型的正确性。根据所要测试的实验内容制定相应的实验原理,并搭建可行的实验平台。将实验测试所得结果与理论计算所得结果进行对比分析,来论证本文所提出的分析方法和所建立的分析模型的可行性。