复合材料具有比强度高、比刚度大、可设计性强等特点,在船舶与海洋工程领域具有广泛的应用前景,舰船结构复合材料化已是大势所趋。声隐身性能是舰船保障生存能力和发挥作战效能的关键指标,开展舰船结构振动与声辐射研究具有重要的理论意义和工程价值。本文针对复合材料在舰船结构中应用中的定量声学设计需求,以轴对称壳体结构为研究对象,围绕复合材料壳体结构水下振动与声辐射问题开展了如下研究工作:针对复合材料轴对称壳体结构的振动问题,应用广义谱方法建立了适用于任意边界条件和铺层方式的复合材料结构振动分析模型。首先,基于考虑了横向剪切变形和转动惯量的一阶剪切变形层合理论,推导了曲面坐标系下轴对称壳体的动力学方程。然后在求解域内进行谱多项式展开将结构动力学问题归结为泛函变分问题。高阶的谱多项式具有收敛速度快,计算稳定可靠等优点。最后通过与文献结果和玻璃纤维圆柱壳的振动试验结果进行对比,验证了广义谱方法的正确性、准确性。对于复杂组合壳体结构,利用结构耦合界面的位移协调条件建立了离散结构间的耦合关系,并结合子结构的动力学方程建立起组合壳体的整体动力学模型。系统分析了相关参数对复合材料结构振动的影响。针对复合材料轴对称结构的外部声辐射问题,建立了基于广义谱-谱边界元法的结构声辐射模型。在采用广义谱方法建立了复合材料结构振动分析模型的基础上,应用谱边界元法对边界积分方程的相关变量进行高阶谱函数多项式展开,得到了不依赖单元划分的声场方程。而针对轴对称结构的外部声辐射问题,在柱坐标系下将边界积分方程中的声压、法向位移、Green函数及其偏导数沿着周向坐标以Fourier多项式展开,并且经过数学简化处理得到一维半解析声振耦合求解的声场方程。对于浸没在轻质和重质流体中的壳体结构,采用强耦合的处理方式对结构声问题进行求解。通过数值结果验证了该方法的正确性,并研究了边界条件、材料属性、铺层方式等对复合材料壳体声辐射特性的影响。进一步将广义谱-谱边界元法推广至半球壳-圆柱壳-半球壳组合壳体结构的振动声辐射问题分析中。基于一阶剪切变形层合壳理论,分析了各向同性均匀材料和正交各向异性复合材料半球壳-圆柱壳-半球壳的声辐射问题,并讨论了不同载荷、铺层角度等参数对组合壳体声辐射的影响。