船舶及其动力设备产生的低频噪声由于穿透力强、衰减缓慢、传播距离远等特点引起越来越多人的关注,受到质量定律的限制,传统的轻质隔声材料很难有效的隔绝低频噪声。近年来,声学超材料的出现为低频隔声设计提供了新思路,特别是薄膜型局域共振声学超结构,具有重量轻、体积小、针对性强等特点,在船舶与海洋工程的低频隔声领域具有广阔的应用前景。本文针对船舶舱室及其动力设备的低频噪声问题,以薄膜型局域共振声学结构为研究对象开展了以下研究工作:针对薄膜声学结构的局域共振问题,基于平面波声场理论建立了矩形薄膜和圆形薄膜的振动方程。首先,通过声波的传播方程得到了匀质板结构和薄膜型局域共振声学结构的传递损失计算方法,基于考虑了初始预应力的大变形薄膜结构,推导了薄膜结构非线性有限元方程。对于引入几何非线性的薄膜结构,利用壳梁耦合的计算方法可以减少计算时间。最后通过与文献的仿真与实验结果进行对比,验证了有限元方法的正确性、准确性。对于薄膜型局域共振单胞结构,基于单自由度等效力学系统建立了声学结构有限元模型,结合薄膜型局域共振声学结构的隔声机理,系统的分析了不同结构参数对隔声性能的影响规律。针对大尺寸薄膜型局域共振声学结构的隔声问题,基于有限元法建立了周期性小试件模型,深入分析了不同形式隔声构件的隔声特性。计算了结构不同材料阻尼和框架刚度下的隔声量,并在此基础上分析了不同形式多胞元薄膜型局域共振声学结构的隔声性能。通过对不同附加质量组合局域共振结构的分析,发现了组合局域共振结构受到相邻胞元和框架的影响,隔声幅值和带宽整体小于单胞模型。而针对框架刚度对结构隔声性能的影响,设计了轻质优化型框架并应用于大尺寸结构。同时分析了吸声材料对结构隔声性能的影响,为隔声罩设计提供了依据。建立了薄膜型局域共振隔声罩仿真模型,并分析了不同形式的隔声罩的隔声性能。通过对比不同形式的局域共振隔声罩隔声性能,揭示了薄膜层数和附加质量对结构中低频隔声性能的影响规律。针对普通局域共振声学结构难以实现宽带隔声的问题,进一步设计了由优化框架结构和填充吸声材料的三层膜结构组合而成的低频宽带薄膜型局域共振隔声罩,展现了优良的隔声性能。