在现代化海战中,由于武器制导技术和毁伤威力的飞速发展,潜艇和水面舰船在执行任务过程中,生命力遭受各种水下武器攻击的威胁日益严峻。然而,由于载荷和结构形式的复杂性,国内外研究者对典型舰艇结构在冲击载荷作用下的损伤机理的认识仍不清晰,严重制约了现代舰艇抗冲击能力的提升。本文基于对大量国内外相关文献资料的调研,概括总结了舰艇毁伤问题的研究现状的同时,发掘了目前主要研究方法的不足,然后据此分别针对潜艇和水面舰船的典型结构形式在水下爆炸载荷下的塑性损伤计算方法和相应力学特性开展了研究工作,并分别设计了模型试验对其进行验证。针对潜艇结构抗冲击问题,传统方法计算加筋圆柱壳塑性大变形通常仅考虑了冲击波载荷,而忽略了潜艇实际工作水深的影响。本文首先对潜艇总体冲击损伤问题,利用刚塑性长壳理论,建立了舱段整体凹陷的力学模型。应用动量守恒原理计及静水压力的影响,得到计及冲击波初始损伤,在气泡脉动载荷二次加载下的圆柱壳塑性大变形理论计算方法,获得塑性铰移动规律。然后,关于潜艇结构局部损伤问题,本文以两个肋位间的壳板为研究对象,建立两端刚固的刚塑性板条梁模型,考虑载荷的透射作用导致单、双层圆柱壳结构耐压壳上的受载不同,列出冲击波和气泡脉动载荷联合作用下的无量纲壳体运动方程而最终获得壳板塑性动力响应全过程。为客观反映实际潜艇结构毁伤特性,探讨单、双层圆柱壳结构在水下爆炸下损伤机理的区别,本文设计并实施了单、双层加筋圆柱壳缩比模型试验,不仅获得近场爆炸作用下圆柱壳结构毁伤模式,也验证了本文提出的潜艇圆柱壳结构总体及局部塑性损伤计算方法的正确性。说明该计算方法能较好地适用于真实潜艇结构,具有一定的工程应用价值。然后通过该方法分析了单、双层圆柱壳壳板结构塑性损伤随爆距、药量、水深的变化规律,单层圆柱壳总体及局部塑性损伤对工况参数的敏感度高于双层圆柱壳的规律,可作为潜艇结构设计的参考。针对水面舰船,板架是其典型结构形式,传统方法通常忽略梁系结构间的相互作用力,将其简化为梁或板等简单结构分析。或是采用能量法求解获得最终变形,而运动过程无法获悉。为此,本文选取一根交叉构件板架和多根交叉构件板架两种最为常见的板架形式作为研究对象。首先针对塑性变形损伤模式,采用刚塑性十字交叉梁力学模型,通过动量定理和动量矩定理由运动方程推导出计及其横向和纵向构件在关联处耦合变形的板架挠度计算方法,并利用塑性铰的移动规律获得塑性损伤区域的计算方法。然后,在此基础上本文结合断裂衡准获得撕裂型破口直径的计算方法,同时利用能量守恒原理获得冲塞型破口直径计算方法。两种算法均计及了爆距的影响,弥补了近场接触爆炸破口估算公式在此处的空白。鉴于大型水面舰船底部结构具有高腹板这种特殊结构形式,本文设计开展了双层底缩比模型及实船舱段模型试验,总结了双层底结构在近场及接触爆炸载荷作用下的损伤模式,确定了 Q235钢及945钢在双层底模型拉伸破坏模式中的断裂应变,为舰船抗爆抗冲击的理论及数值研究提供参考数据的同时,验证了板架变形及破口大小计算方法的正确性,说明该计算方法能较准确地预估舰船局部结构塑性损伤程度,具有工程适用性。然后,由上述算法计算发现,板架塑性损伤程度随剖面模数及屈服极限的增加大约呈线性减小;其随肋距和纵桁间距的增长率随舰船排水量增加而减小;当排水量超过4000t时,在高强度钢的范围内提高材料屈服极限对于其毁伤程度的影响不大。这些规律可用于指导舰船结构设计。