变壁厚和开孔圆柱壳结构被广泛应用在石油、化工和航空航天等领域。变壁厚和开孔会破坏圆柱壳结构的连续性,探索其对圆柱壳轴压屈曲临界载荷的影响规律依然是国内外研究的热点。本文综合采用理论推导、实验测试和非线性有限元数值模拟等手段,进行了任意变壁厚和开孔这两种因素对圆柱壳轴压屈曲临界载荷影响的研究,开展的主要工作如下。(1)建立了一种可用于计算任意(非轴对称)变壁厚圆柱壳轴压屈曲临界载荷的理论分析方法。获得了屈曲临界载荷、应力函数和径向位移这三者关于厚度表征参数的渐进表达式;针对壁厚沿轴向以指数形式变化的圆柱壳,讨论了屈曲载荷削减因子λ与变壁厚参数ε、屈曲载荷削减因子λ与壁厚衰减波长参数a之间的关系。(2)从增大工作台面尺寸、降低压头与工作台面的距离、加大液压缸行程、在工作台面增加对中用的同心圆环和实现轴向载荷与应变数据的同步采集等方面升级改造了轴压屈曲试验专用平台,提升了平台的测量范围以及测量数据的准确性和可靠性。(3)利用有限元特征值法初步研究了开孔高度、开孔率以及贯穿件壁厚等因素对仅开孔圆柱壳和含贯穿件圆柱壳轴压屈曲临界载荷的影响规律,制订了仅开孔和含贯穿件圆柱壳轴压屈曲实验方案,设计并制作了多个具有代表性和较高加工精度的圆柱壳试件;同时开展了试件材料的拉伸试验,完成了试件几何参数的复测工作。(4)综合开展了仅开孔圆柱壳轴压屈曲实验和非线性有限元数值模拟研究,提出了一种全新的基于圆柱壳实测几何形貌数据的几何模型创建方法,探讨了开孔率、初始几何缺陷、径厚比和高径比等因素对仅开孔圆柱壳轴压屈曲临界载荷的影响并给出相关规律。(5)进行了含贯穿件圆柱壳轴压屈曲实验研究,比较了含贯穿件前后开孔圆柱壳试件的实验现象和实验数据,结合经过实验验证的非线性有限元数值模拟方法,研究了初始几何缺陷和贯穿件壁厚等因素对含贯穿件圆柱壳轴压屈曲临界载荷的影响,提出了贯穿件壁厚参数的概念,并得到了该参数对含贯穿件圆柱壳轴压屈曲临界载荷的影响规律。