在海洋权益日益受到重视的今天,水中结构的防护能力也逐渐成为各国学者研究的重点与热点。对于舰船结构的抗爆炸抗冲击等能力的研究,最直接有效的方法就是进行水下爆炸实验。然而水下实爆和水池爆炸实验不仅安全性差,而且成本高、实验周期长,对硬件设施要求很高,因此如何降低水下爆炸实验的难度与成本,将是一个非常重要的问题。对于降低水下爆炸实验的难度与成本,一方面可以通过相似性分析来进行缩比实验,另一方面可以寻找一种不利用炸药而通过其他途径获取等效水下爆炸冲击载荷的方法:通过高压氮气驱动高速弹丸撞击充水靶仓,在充水靶仓内获得等效水下爆炸冲击波载荷,实现对水下爆炸冲击环境的模拟。本文将基于这两方面对等效水下爆炸载荷进行分析,并使用通过高速冲击获得等效冲击波载荷的水下冲击加载实验装置对泡沫铝、梯度泡沫铝、蜂窝铝等典型材料的抗冲击性能和毁伤模式进行研究。论文采用了量纲分析、水下冲击实验、AUTODYN有限元仿真、ABAQUS有限元仿真等方法进行研究,主要的研究内容如下:基于量纲分析以及AUTODYN仿真对不同缩比比例下定向战斗部水下爆炸冲击波峰值压力进行研究,提出了定向战斗部水下爆炸缩比试验模型的等效试验准则,即在β3倍装药量的情况下,在β倍爆距处所产生的峰值压力与原模型一致,这表明,在满足相似律的条件下,可以用缩比模型来代替原模型进行实验。对于已研制的水下冲击加载实验装置,提出了加载实验指导准则。通过实验与仿真相结合的方式给出了飞片的动量对铝靶板的变形和水中压力比冲量的影响,即当飞片动量不变时,水中压力比冲量与铝板的最大变形量就保持不变;水中压力比冲量、铝靶板最大变形均与飞片动量成正比。据此可指导使用水下冲击加载实验装置进行实验研究。利用水下冲击加载实验装置对泡沫铝板进行实验,通过实验与仿真相结合的方式揭示了泡沫铝板在不同冲击速度下的两种毁伤模式:冲击速度较小时,泡沫铝板在法兰约束边界处发生边界剪裂;冲击速度较大时,泡沫铝板先在中心区域发生断裂毁伤,之后在法兰约束边界处发生边界剪裂,中心断裂会产生三条裂纹。采用水下冲击加载实验装置和数值仿真方法对梯度泡沫铝板进行了研究,揭示了梯度泡沫铝板中各层泡沫铝板的顺序、密度对整体梯度泡沫铝板的动态响应、抗冲击性能、能量吸收效果的影响规律,结果表明,当两层泡沫铝板的顺序不同时,如果后泡沫铝板（接近水的一侧）密度小于前泡沫铝板,梯度泡沫铝板的变形要略微大一些,其吸收的能量少一些,但是与后泡沫铝板密度大于前泡沫铝板的情况相比两者差距很小;当梯度泡沫铝板的平均密度不同时,平均密度越大,梯度泡沫铝板的变形就越大。每层泡沫铝板的密度越大,其吸收的能量就越少,泡沫铝板压缩量越小。采用水下冲击加载实验装置和数值仿真方法对蜂窝铝板进行了研究,揭示了蜂窝芯层单胞的两个关键参数（单元特征长度和胞壁厚度）对蜂窝铝板的变形与能量吸收效果的影响规律,发现具有相同单元特征长度的蜂窝铝板都会存在一个最佳胞壁厚度,当其具有最佳胞壁厚度时,蜂窝铝板的变形最小,也就是说该蜂窝铝板的抗冲击性能最强,最佳胞壁厚度随着单元特征长度的增加而增加;具有相同胞壁厚度的蜂窝铝板都会存在一个最佳单元特征长度,当其具有最佳单元特征长度时,蜂窝铝板的变形最小,最佳单元特征长度随着胞壁厚度的增加而增加。论文中取得的结论对于降低水下爆炸实验难度具有一定的指导意义,同时对于舰艇的抗爆炸抗冲击防护结构的设计提供了一定的依据。