复合材料球壳结构在航空、航天、交通等领域内有着广泛的应用。在实际的工程应用中,球壳结构因为受到外界环境的激励会产生振动、结构疲劳,同时球壳内外还会出现辐射噪声,这不仅会对球壳结构产生不良的影响,还会对使用者的舒适性造成影响。因此,开展复合材料球壳结构的振动特性、声辐射特性、隔声性能分析对于解决相关工程结构的减振降噪问题有着十分重要的意义。本文围绕开口复合材料球壳的振动与声学特性,开展了如下研究工作:1.基于经典壳体理论,推导了各向同性材料开口球壳在简谐激励作用下的固有频率求解方程以及位移响应求解方程,引入分段Bezier函数从而简化了球壳边界条件的设置。通过与现有文献以及有限元计算结果的对比,验证了本文方法的正确性和适用性。在此基础上,计算分析了边界条件、结构参数、阻尼系数等因素对各向同性材料开口球壳的固有频率以及受到面载荷与点载荷作用时的位移响应的影响,并对比分析了球壳上不同位置的法向位移响应与外载荷频率之间的变化关系。2.考虑球壳的剪切变形,基于一阶剪切变形理论,将本文方法扩展到复合材料,即功能梯度材料与层合材料开口球壳。在此基础上,对两种复合材料球壳结构进行了参数化研究。重点分析了材料参数、剪切修正系数对开口复合材料球壳固有频率以及在点载荷和面载荷作用下的受迫振动位移响应特性的影响。3.选取前面建立的开口复合材料球壳结构为研究对象,结合球形声腔,建立复合材料球壳声振耦合系统分析模型。推导了平面入射声波、散射声波以及辐射声波在球壳上的表达式,并结合能量法对球壳在平面声波作用下的声振特性进行求解。分析了声激励作用下复合材料球壳在三种不同声场下的位移响应与材料参数、结构参数等条件的关系。4.计算了考虑声辐射情况下的球壳内外辐射声场以及声传递损失。分析了复合材料开口球壳内外辐射声场、隔声性能与激励频率、球壳材料参数、结构参数等条件的关系。设计了可用于求解球壳振动特性的图形用户界面,在此界面上,可以简单快速的对各向同性材料、功能梯度材料和层合材料球壳的固有频率以及在特定简谐激励下的位移响应进行求解。