轻量化设计是现代船舶设计的趋势。铝合金由于具有较高的比强度,是船舶结构轻量化设计的一种理想化材料。但是目前国内外对船体铝合金结构强度方面的研究还很匮乏,导致铝合金的应用比较少。加筋板作为船体结构中的重要组成部分,对加筋板结构进行强度研究具有重要意义。为了掌握铝合金加筋板结构的屈曲和疲劳强度性能,本文通过对加筋板开展有限元分析和试验研究,获得了以不同扶强材形式支撑的纵骨贯穿舱壁的加筋板结构的屈曲强度和疲劳强度性能,并在此基础上,在满足刚度和强度的前提下,对某钢质船舶上层建筑进行铝合金替代设计,然后分别对其开展屈服、屈曲和疲劳强度研究。本文的主要研究内容如下:1)应用非线性有限元方法开展了铝合金加筋板在网格尺寸、模型范围、焊接热影响区域、初始几何缺陷和残余应力等因素影响下的屈曲性能敏感性分析,形成了一套铝合金加筋板结构的屈曲性能有限元分析方法;2)开展了铝合金加筋板屈曲性能试验研究,分别得到了以单侧扶强材支撑和双侧扶强材支撑的纵骨贯穿舱壁加筋板结构的极限承载能力,并且通过试验结果与上述有限元计算结果对比,验证了非线性有限元分析方法的准确性;3)开展了两种典型焊缝节点形式的标准件以及三种不同扶强材结构形式支撑的纵骨贯穿舱壁加筋板结构的疲劳试验研究,使用概率统计的方法对试验数据进行处理,获得了相应结构节点的S-N曲线;4)对某钢质船舶上层建筑在满足其刚度和强度的前提下进行了铝合金替代设计,并基于非线性有限元法,分别对原钢质上层建筑和替代设计后的铝合金上层建筑开展屈服、屈曲和疲劳强度研究。对满足屈服、屈曲和疲劳强度前提下的铝合金上层建筑与原钢质上层建筑进行重量对比分析。