船体梁在自身重量、货物、静水和波浪等载荷共同作用下会出现中垂或中拱的弯曲变形，从而产生船体结构的非线性屈曲甚至失效。因此，研究船体梁和加筋板的极限承载能力和失效机理对船舶结构安全设计非常重要。
　　但目前船体结构的极限承载能力研究主要考虑常温情况，然而，当船体结构温度变化时，不仅会导致材料特性的变化而且会产生热应力，从而影响船体结构的屈曲模式和极限强度。而该影响目前尚不明确，因此有必要开展温度效应对船体结构极限强度的影响研究。极限强度试验对船体结构非线性屈曲失效机理的研究和理论结果验证非常重要。由于船舶结构尺寸大、费用昂贵，而且受试验设备限制很难开展实船极限强度试验，因而通常采用缩尺模型试验。然而船体结构属于薄壁结构，其板的长度与厚度的比值一般在10倍以上，在设计缩尺结构模型时不能采用全相似方法，无法实现板的长度和厚度等比例缩放。现有的部分相似理论可能造成屈曲模式的改变，从而导致缩尺模型和实船结构的极限承载能力差别很大。因此，有必要研究尺度效应对船体结构的失效模式和极限强度的影响，在此基础上提出考虑失效模式的船体结构极限强度相似方法。
　　首先，针对加筋板屈曲模式特点提出了三种部分相似方法，根据实船结构尺寸设计了相应的缩尺模型，并采用有限元法分析了不同相似方法对结构失效模式和极限承载能力的影响规律，给出了考虑屈曲模式的加筋板缩尺模型的设计准则。其次，开展了不同温度环境下加筋板的极限强度试验以验证相似方法的有效性，并结合数值方法研究了温度效应对船体加筋板崩溃行为的影响机理。在此基础上，考虑波浪载荷动态加载时船体梁极限弯矩的瞬态效应，采用动态显式法讨论了不同求解设置时全尺度实船和小尺度箱型梁模型的极限弯矩力学机理的尺度效应，研究了温度载荷对船体梁极限弯矩的影响规律。研究结果为船体结构的缩尺模型设计和船体梁的安全研究提供试验数据和理论参考依据。
　　本文的主要创新点包括：提出了考虑屈曲模式的船体结构极限强度相似方法，并给出了相应设计准则，为船体结构缩尺模型试验设计提供了理论依据。设计了考虑环境温度的船体加筋板极限强度试验方法，并采用试验结果验证数值模型，从而获得合理的有限元分析模型；在此基础上，探讨了热载荷对加筋板热应力应变分布的影响，研究了温度效应对加筋板和船体梁极限强度的影响规律。讨论了动态显式法中船体梁极限弯矩的瞬态效应，分析了不同求解设置对不同尺度的船体梁极限弯矩力学机理的影响，并归纳出考虑瞬态效应的船体梁极限强度评估方法。