军舰在服役过程中面临着水下爆炸冲击的威胁,会使舰船的基础结构发生严重毁伤。同时水下冲击加载也是一个极为复杂的过程,在结构在发生变形、毁伤同时,由于结构的动态响应会产生反射波,与入射波叠加形成负压区域造成局部空化,进而对结构造成二次加载。研究水下冲击加载下结构的动态响应以及水域中空化效应的动态演化及其规律对相关工程设计具有重要的科学意义和参考价值。本文对实验室范围内的水下冲击加载装置进行了可视化改进,在得到结构的响应与压力信号的同时还能观察到水域中的空化效应并进行分析。本文从气背、水背两种边界条件出发,通过实验研究了刚性面板、2024铝板、蜂窝铝这三种结构的抗水下冲击性能,并对实验结果进行了仿真验证。实验使用了动态压力传感器对冲击加载的信号进行测量,并对压力峰值、冲量、脉宽等特征参数进行分析。借助高速摄像机,观测了透明管道内水域的空化现象,为了对空泡进行量化分析,本文基于MATLAB开发了空泡处理程序,获得了在不同边界条件下空泡的尺寸、数量、位置、周期等数据,并从尺寸和区域两个维度进行了一定的规律总结。实验发现刚性面板、2024铝板、蜂窝铝三种结构对应分别有平移、弯曲、压缩三种动态响应过程,对应的空化时间顺序和发生区域都有差异。空泡分析的结果表明:靠近边界的区域以及小尺寸的空泡都最先达到空化的极大值。在实验的基础上,本文还进行了部分理论验证和仿真对比。基于Taylor理论和CEL算法仿真模拟得到的冲击加载冲量与实验结果吻合良好。在气背-2024铝板实验中压力波的波速与瞬变流理论中的预测吻合良好。同时本文还从压力波与稀疏波的传播机理上解释了实验过程中发生的二次、三次空化现象。