随着现代航空航天工业的高速发展,对飞行器提出了强动力、低噪声、高载荷的要求,这意味着结构的声振性能和承载能力面临更为严峻的挑战。复合材料层合板因其有较好的比强度、比刚度和抗疲劳性、可设计性一系列优异性能,使其在航空航天工业应用广泛。在工程实践中,层合板结构必然会因受到外部激励而产生振动从而向外界发生声辐射,并且层合板结构的振动易导致航空结构发生变形。因此分析层合板的声学和振动特性及其承载能力,进而进一步推动其在航空航天工业中的应用。目前多数学者只是选取几种特殊的纤维铺设角度进行层合板结构性能研究,这极大限制了层合板设计的灵活度。因此本文针对不同铺层角度条件下的层合板的振动特性、声辐射特性及其承载能力进行了分析。首先,采用分层有限元理论对不同铺设角度的层合板自由振动的固有频率进行求解。通过数值模拟验证了分层有限元法计算结果的精确性,并讨论了不同铺设角度下不同结构性能参数如不同铺设方式、不同弹性模量比、不同宽厚比对层合板结构基频的影响。其次,分析了含阻尼层合板的振动响应,结合声辐射模态概念获得四边简支和四边固支条件下,不同铺设角度下不同外激励位置的层合板的声功率,并研究不同结构性能参数如铺设方式、弹性模量比、宽厚比对层合板声功率的影响。结果表明:层合板的纤维铺设角度和宽厚比对其声辐射功率产生较大的影响。以上述计算得到的第一阶固有频率和中低频激励下的层合板的辐射声功率作为目标函数,采用并列选择遗传算法对层合板铺设角度的铺层顺序进行基频最大化和声功率最小化的双目标优化设计。优化结果表明:通过优化算法获得了四边简支和四边固支的层合板第一阶固有频率最大化和声功率最小化的最佳铺层顺序,从而有效的改善了层合板结构的振动特性和声学性能。最后,采用ANSYS软件对与上述四边固支层合基频最大化和声功率最小化具备相同铺层顺序的某种层合板进行静力学分析,从而获得层合板结构系统受外部载荷时的状态,最终为工程设计人员提供层合板结构在受外载时的应力、位移等数据的参考。