柱形壳结构在工业领域应用广泛,在海工装备领域,柱形壳常作为海上平台的桩腿并且主要承受轴向压力。本文通过研究具有端部缺陷和厚度缺陷的中等高度304不锈钢柱形壳在轴向压力下的失稳破坏行为,对以后研究和设计轴向压力下的端部和厚度缺陷柱形壳具有指导性作用。首先,对柱形壳的非线性和线性屈曲进行理论研究,在非线性屈曲理论开始前介绍对非线性计算的现代方法进行介绍。在线性和非线性理论公式推导之后,介绍国际上对柱形壳轴压的设计规范。其次,对304不锈钢柱形壳进行试验分析。首先获得304不锈钢的力学属性,获得端部的缺陷数据,通过三维扫描仪获得柱形壳的外观参数,通过轴向压缩试验获得304不锈钢柱形壳的临界载荷和失稳模式。在轴压试验的基础上,结合经典线性屈曲理论以及CAE分析结果,验证柱形壳有限元模型和方法的正确性以及确定柱形壳在轴向压缩下计算方法的选取。结果表明:对于本文类型的柱形壳,引起柱形壳屈服的载荷较之于轴压弹性临界屈曲载荷更接近于试验载荷值,美国AISC的设计规范也更加符合试验结果。再次,对304不锈钢柱形壳进行端部缺陷的屈曲分析。对径厚比较小的柱形壳进行轴向压缩试验,轴压试验柱形壳端部不予约束并且具有随机的高度差。结合经典线性屈曲理论和数值分析结果,探讨此时的端部缺陷对304不锈钢柱形壳的临界载荷和屈曲特性的影响。结果表明:发生塑性屈曲的柱形壳,其临界载荷与发生弹性屈曲的柱形壳相差很大,端部缺陷在轴压过程中会导致不规则的形变,且会削弱柱壳初期的轴向承载力,从而体现在降低临界载荷值上,但该缺陷对本文柱形壳临界载荷值的影响仍可认为很小。最后,对304不锈钢柱形壳开展厚度缺陷的屈曲研究。分别研究:缺陷形状相同,但位置不同时对临界载荷的影响。位置相同、面积相同,但形状不同的缺陷对柱形壳临界载荷的影响。位置相同的方形缺陷旋转角度和长宽比对临界载荷的影响。结果表明:临界载荷不总是与缺陷处截面积成正相关。圆形缺陷对柱形壳屈曲临界值的削弱影响略大于正方形缺陷。缺陷对临界载荷的影响随着柱形壳壁厚的增大而减小。