随着人们对声学舒适性的要求的逐步提高,如何控制封闭空腔如汽车乘坐室、飞机舱内的噪声成为了工程师面临的一个具有挑战性的问题。封闭声腔内部的噪声主要取决于由弹性结构、声腔及两者之间的耦合界面所组成的声振耦合系统的特性。传统的声振耦合系统的响应预测与优化是基于确定的系统物理参数和边界条件;然而,不确定性广泛存在于声振耦合系统,比如模型的不准确性,载荷条件的不可预测性及环境的变化莫测。多数情况下,不确定性数值虽小但种类多,各个不确定性因素之间的耦合则可能使声振耦合系统的实际响应产生不可忽视的变化。由于不确定性因素对声振耦合系统的性能会产生影响,如果基于确定性优化方法对声振耦合系统直接进行优化,优化后的声振耦合系统在不确定性因素影响下可能无法满足设计要求。因此,研究含有不确定性的声振耦合系统性能的预测方法及研究考虑不确定因素情况下如何对声振耦合系统进行优化具有十分重要的意义。本文拟对不确定性分析及优化方法做一些探索和尝试,重点研究基于代理模型技术的不确定性分析及优化方法,围绕单一不确定性、混合不确定性进行不确定分析方法研究,并在提出的不确定性分析方法的基础上结合优化方法进行了不确定性优化的探讨。本文的主要研究工作如下:提出了一种基于非入侵式混沌多项式法的代理模型,用于研究含有随机不确定性的声振耦合系统的特性。首先,采用混沌多项式拟合输入与输出的关系;然后,依据混沌多项式的特性,对声压响应统计特性进行预测。针对含有混合随机分布的随机变量的声振耦合系统,提出了一种混合基底混沌多项式法,并推导了声压响应的统计特性计算公式。讨论了不同不确定度、不同置信区间及混合随机分布下混沌多项式的计算精度,结果表明,基于混沌多项式法构建的代理模型可以对声振耦合系统声压响应的统计特性进行有效地预测。针对含有区间不确定性的声振耦合系统,基于响应面代理模型,提出了三种区间响应面法并比较了求解声压响应上下界的计算精度。针对区间参数不确定度较大的情况,提出了一种细分区间响应面法。该方法首先进行各个区间参数的灵敏度分析,然后依据区间参数的灵敏度权重划分子区间个数,最后求取各个子区间声压响应上下界,进而获得整个区间范围内的声压响应范围。研究结果发现,在小幅增加计算成本下细分区间响应面可以有效地提高声压响应上下界的预测精度。提出了混沌响应面法(Polynomial Chaos Resoponse Surface method,PCRSM),并基于PCRSM法构建混合不确定性代理模型,有效地求解了随机区间混合不确定性的声振耦合系统的声压响应。该方法主要思想是声振耦合系统的声压响应可以用含有随机变量和区间变量的多项式进行逼近。逼近的过程主要分为两步,首先将区间变量视为常数,使用混沌多项式处理随机不确定性,并获得多项式系数,其次,一旦随机基底选好之后,多项式系数只与区间参数有关,结合响应面法与蒙特卡洛法(Monte Carlo Method,MCM)处理区间不确定性并求取声压响应随机统计特性的上下界。该方法是一种非入侵式方法,不需要已知或修改系统的控制方程,适用于较为复杂的声振耦合系统的不确定性传播问题的求解。该方法也可以有效地预测仅含有随机不确定性或仅含有区间不确定性的声振耦合系统的声压响应。提出了一种随机不确定优化模型和一种随机区间不确定性优化模型,该模型可有效地对随机声振耦合系统和随机区间混合不确定性声振耦合系统进行可靠性和鲁棒性优化。分别以混沌多项式代理模型和PCRSM代理模型为基础,结合混合多群粒子群优化法(Hybrid multi-swarm particle swarm optimization,HMSPO),构建了 随机不确定优化模型和随机区间优化模型,并对声振耦合系统进行了轻量化优化。数值计算结果表明,提出的优化模型在保证不确定性声振耦合系统声学性能满足要求的同时,可以有效地降低声振耦合系统的质量。实验研究了三维箱体结构在不确定因素(如板厚、环境温度)影响下,声压响应的变化,并验证了基于区间响应面法建立的代理模型的有效性。