潜水器是进行海洋研究和海洋资源开发的关键载具,其中,耐压壳作为抵抗水下高压的关键设备,其结构设计尤其重要。圆柱壳由于其制作相对简单,内部空间便于设备安装等优点,在潜水器中使用较为广泛。因此,对圆柱壳开展理论和试验研究,探索圆柱壳临界失稳压力的影响因素,提高理论和数值分析对临界失稳压力预测的准确性,就显得十分有意义。本文主要研究内容如下:(1)使用中国CCS潜水器设计规范和美国ABS潜水器设计规范对圆柱壳的强度和稳定性进行设计校核,通过计算结果来分析两种设计规范差异产生的原因;使用有限元对不同L/R值的圆柱壳进行稳定性分析,将有限元结果与两种设计规范的计算结果进行比较,分析长径比对圆柱壳稳定性的影响。(2)在保证惯性矩一致的前提下,研究了截面为矩形、T型、L型和工字型的四种肋骨形状对环肋圆柱壳强度和稳定性的影响;在保证肋骨整体惯性矩不变的前提下,以均匀加肋和非均匀加肋为例,使用理论法和数值法分别计算环肋圆柱壳的强度和稳定性,并对两种计算结果进行分析。(3)进行了两组等比圆柱壳模型试验,一组为不同L/R值的无肋圆柱壳模型试验,另一组为等长度的不同肋骨数量的环肋圆柱壳模型试验,通过两组试验研究理论计算、有限元计算和试验结果三种计算结果的误差,分析可能导致误差的影响因素;对比三维扫描模型与考虑缺陷的理论模型的有限元结果的误差,探究缺陷对圆柱壳屈曲的影响。(4)将肋骨惯性矩非均匀布置应用到工作水深为650米的水下空间站的耐压圆柱壳设计中,对比肋骨惯性矩均匀布置和非均匀布置对耐压圆柱壳的强度和稳定性的影响,并在此基础上完成耐压壳结构优化。