水下爆炸对军用舰船的毁伤在国防上一直是极为关注的问题,也是我国海军急需解决的问题。水下爆炸载荷对军用舰船构成最主要威胁,是在战争中造成舰船失效和毁伤的主要原因。舰船结构在水下爆炸载荷作用下的动态响应则是一个非常复杂的问题,需要涉及水下爆炸载荷的模拟,爆炸载荷的动力学特性,流体-结构耦合分析及水中结构的动态响应等多项研究内容。水下爆炸载荷主要有水中冲击波和气泡脉动载荷两种。近年来,各国进行的实船试验和实验室模型实验均表明,和水中冲击波相比,非接触水下爆炸中的气泡载荷有时会对舰船结构造成更为严重的总体毁伤,严重威胁舰船的生命力。目前,对于气泡载荷作用下舰船结构的动态响应问题尽管进行了许多研究,但是关于这一问题的许多破坏机理与本质仍未被揭示。本文主要针对中场非接触球形气泡脉动载荷作用下的船体结构的动态响应问题进行了研究。着重从气泡作用下船体结构的水弹性响应、刚体运动、水弹塑性响应和三维全船结构的动态响应等几个方面进行了研究,旨在揭示舰船结构在气泡脉动载荷作用下的一些响应机理和特征。首先,基于势流理论,介绍了一个考虑了气泡迁移效应,自由表面效应和气泡阻力的球形气泡数值模型,对气泡的运动特征和主要参数的影响进行了分析,并对数值结果进行了验证。其次,对球形气泡载荷作用下船体梁的刚体运动及其对弹性振动的影响进行了研究。船体梁的响应通常由两部分组成：刚体运动和弹性变形。然而,目前的研究中,学者们通常只考虑弹性变形而忽略刚体运动。本文给出了气泡载荷与船体梁之间的流体-结构耦合理论和数值算法,建立了弹性船体梁与气泡之间的包含刚体运动的流体-结构耦合模型。以不同船型的两条实船作为算例,分别计算了两船在气泡载荷作用下包含刚体运动和不包含刚体运动的动态响应,讨论了气泡作用下船体梁的水弹性响应特征,详细分析了船体梁在气泡脉动载荷作用下产生的共振破坏的机理。通过比较不同情况下的船体梁位移和弯矩时程变化,详细分析了刚体运动对于船体梁弹性响应的影响,得到了刚体运动会减弱船体总纵弯矩的幅值和振动周期的结论；刚体运动对船长较大的船体的影响可以忽略,但对船长较小的船体的总纵强度影响很大,必须加以考虑。然后,进一步将船体梁的水弹性响应扩展到水弹塑性,建立了球形气泡载荷作用下船体梁的水弹塑性响应模型。将船体梁的水弹塑性响应分为三个阶段：1.刚体运动与弹性变形,直到梁内的某一点处的弯矩增加到极限弯矩。2.塑性变形,并不断积累,直到破坏点的塑性变形率为0时,塑性变形停止。3.梁的塑性变形形成,船体梁重新开始进行弹性变形和刚体运动。推导了各阶段的流体-结构耦合理论和计算算法。并通过实船算例,分析了船体梁的弹塑性变形的机理和特征。通过研究发现船体梁的最大弯矩并不是由气泡压力峰值直接产生,而是由船体梁自身的鞭状振动所诱导产生；船体梁的塑性变形具有变形突增,持续时间短的特点。接着,基于双渐近(DAA)理论,将有限元方法与边界元方法相结合,研究了球形气泡载荷作用下三维全船结构的动态响应。分别探究了三维全船结构的总体响应和局部响应的特点。细节地推导和阐述了气泡作用下三维船体结构动态响应的流体-结构耦合理论。从结构响应方程,流体表面方程和流体-结构耦合方法三个方面介绍了相关的理论和数值计算方法。应用DAA方法,建立了一套有限元与边界元相结合的计算程序,以一艘三维船体模型作为算例,计算了气泡载荷作用下全船结构在垂向、横向和纵向的三个方向的位移、速度和加速度时程响应。详细分析和讨论了气泡载荷作用下船体结构的总体响应和局部响应的一些特征与机理。最后,基于本文所述的流体-结构耦合理论与数值算法,开发了“气泡作用下全船结构动响应计算”软件。从软件的功能模块,内嵌程序及使用流程等方面,对开发的“气泡作用下全船结构动响应计算”软件进行了介绍。