研究并降低潜艇在中低频段的声辐射,对其安全和作战性能有至关重要的意义。本文针对轴-艇耦合系统的振动与声辐射,结合其在不同频段拥有不同振动形式的特点,并考虑到实际结构的质心与几何中心不重合,在低频段用解析法建立了偏心梁模型,对中频段的非均匀壳模型采用数值仿真。分析了质量偏心、密度沿轴向分布、连接情况等对梁模型振动与声辐射的影响;研究了载荷非均匀、结构非均匀、质量分布与连接、轴-艇间连接数目、分布与刚度对系统响应的影响规律;最后针对正常基座-均匀艇体与正常基座-非均匀艇体系统,进行了空气中模态与振动响应测试,对于正常基座与下沉基座的轴-艇系统,开展了水下振动与声辐射试验验证。主要研究内容包括:(1)在推导的偏心Timoshenko梁弯-纵耦合振动方程基础上,利用解析法/改进的传递矩阵法,建立了阶梯单梁/双梁模型。揭示了偏心对梁特性及响应的影响规律,研究了密度分布、连接情况对振动与声辐射的影响。研究表明:质量偏心会引起弯-纵振动耦合,且其引入的附加转动惯量使弯曲频率下降,引入的附加轴向刚度使纵向频率上升;密度分布越远离中心,纵振频率越低,而分布不均均会使弯曲频率上升,同时改变梁的振型;在特低频由连接与激励位置的距离决定垂向传递力的大小,稍高频由连接刚度决定。(2)通过有限元/边界元法建立了艇体壳及梁-壳水下振动与声辐射模型。研究了载荷、结构、质量非均匀及质量连接对艇体振动与声辐射的影响,给出了系统在三个方向激励下的响应特性,同时分析了轴系及其连接情况对系统声辐射的影响规律。结果表明:非均匀轴向载荷会激发起艇体的弯曲模态,而非均匀结构与质量会使高低阶周向波数模态耦合,改变艇体特性,增强声辐射;轴系会在其固有频率附近将传递力动力放大,从而使得系统在此处有较高声功率;在力的主传递路径附近增加支撑,可以改善其受力状况,降低声辐射。(3)在对轴-艇耦合系统分析的基础上,开展了轴-艇空气与水下的振动、声辐射测试,考察并分析了基座下沉对系统响应的影响及原理。试验及仿真结果表明:仿真模型是合理、准确的;基座高度的降低改变了其轴向阻抗特性,引起基座参与程度较大的模态固有频率上升,对于轴向激励,使得低于此频率的系统声辐射功率有一定降低。本文针对中低频下轴-艇耦合系统振动、声辐射及艇体非均匀性的影响,进行了一系列理论与试验研究,明确了载荷、结构、质量非均匀及轴系对系统的影响,提出了若干被动控制措施,对于潜艇结构设计具有较高的工程指导意义。