耐压壳体结构在未来海洋工程领域具有广泛应用的可能,极限承载力是评估壳体结构性能的关键指标。本文研究了水下耐压壳体结构的屈曲问题,探讨了耐压圆柱壳体,单层球-柱组合壳体,含T型加强筋的球-柱组合壳体以及蜂窝复合夹层球-柱组合壳体4种耐压结构在外压作用下的极限承载力,分别从理论建模和有限元分析两方面进行了深入研究,具体研究内容如下:（1）整合了已有的假设条件,通过微元法推导了圆柱壳失稳的应变—位移几何关系,继而应用静力学法求得了圆柱壳的最小失稳波数及对应的临界失稳压力。建立了同时考虑初始几何缺陷和材料非线性的圆柱壳体屈曲分析数值模型,得到的圆柱壳最小失稳波数与理论计算结果相同,临界失稳压力的数值结果与理论结果基本吻合,两者偏差随圆柱壳长径比的增大而减小。案例分析结果显示,与已有理论模型相比,该理论模型给出的临界失稳压力更加贴近试验结果。（2）基于非线性有限元方法建立了常规球-柱组合壳体结构屈曲数值分析模型,模型中考虑了材料非线性及初始几何缺陷对壳体耐压性能的影响,分析了壳体结构的长径比、球壳曲率等因素对耐压壳体临界屈曲载荷的影响规律。针对实际工程中常用的含T型加强筋的球-柱组合壳体,研究了加强筋界面尺寸参数、数量等对壳体耐压性能的影响,给出了满足经济适用性的加强筋布置方案。（3）建立了一种新的蜂窝复合夹层球-柱组合壳在均匀外压作用下屈曲分析的近似解析模型。将半球形壳对圆柱壳的影响等效为具有一定刚度的弹性支承,将所求问题转化为一端固定一端弹性支承的夹层圆柱壳在均匀外压作用下的屈曲问题。采用考虑横向剪切应变的广义伽辽金方法得到了临界屈曲压力的解析解,并与有限元模型进行了对比验证。结果表明,该方法具有较好的一致性。该公式不仅为快速、可靠地计算蜂窝夹层球-柱复合壳的临界屈曲压力提供了有效工具,而且也适用于其它材料性质的球-柱复合夹层壳。