桶形耐压壳属于常见的回转体耐压壳结构,具有独特的几何形状特性。随着无模胀形技术的不断发展,越来越多的回转壳体可通过该技术制作。通过无模胀形技术得到的桶形耐压壳和交接桶形耐压壳,具有较高的极限承载能力,更大的空间使用率和更好的水动力特性,保障在耐压壳内部的工作人员安全和仪器设备的正常使用。因此,本文选取桶形耐压壳作为研究对象,系统的研究桶形耐压壳和交接桶形耐压壳无模胀形及屈曲特性,主要内容如下:（1）基于封闭壳体无模胀形原理和薄膜理论,通过理论、数值和试验系统研究桶形耐压壳的几何特性和力学特性。理论解析中,推导出桶形壳的几何方程和力学公式,其中提出一种桶形耐压壳无模胀形壳体厚度分布解析公式;数值仿真中,采用有限元软件建立桶形耐压壳数值模型,数值分析壳体的几何学特性与力学特性,其中提出一种桶形耐压壳无模胀形数值计算方法;试验分析中,以圆柱壳为基本板壳单元,制作6个预制体进行内压胀形试验,得到桶形耐压壳。测量桶形壳胀形前后的几何特征尺寸变化特性,并与理论结果和数值结果对比,验证桶形耐压壳无模胀形技术的可行性。结果表明,随胀形量的增大,壳体内部体积和外表面积呈现出线性增大,厚度呈现两端向中间对称减小,高度基本保持不变的几何特性;壳体胀形载荷线性增大,应力和应变均呈现两端向中点对称增加的力学特性。桶形耐压壳存在胀形极限值（20mm）,此时壳体经向曲率半径和纬向曲率半径相等,壳体形状为圆桶形。（2）基于无模胀形技术得到桶形耐压壳,开展其屈曲特性研究。数值仿真中,选取8种胀形量的桶形耐压壳,依次分析壳体的线性屈曲和非线性屈曲。引入一阶线性屈曲模态作为模态缺陷分析桶形壳的平衡曲线、临界载荷、失稳模式、屈服载荷和屈曲机制等非线性屈曲特性。此外,分析壳体材料硬化和胀形误差对桶形耐压壳非线性屈曲特性的影响规律;试验分析中,研究6个桶形耐压壳的失稳模式、载荷时间历程和临界屈曲等非线性屈曲特性,并与数值结果对比。结果表明,壳体的线性屈曲和非线性屈曲载荷均先增大后减小,阈值为胀形量h=12mm。数值分析中,最优胀形量桶形壳的线性和0.01*t0非线性屈曲载荷分别增大了2.93倍和2.03倍;试验分析中,桶形壳的屈曲载荷最大提高1.92倍。壳体试验破坏形式以局部窝陷的形式出现并与非线性数值屈曲失稳模式结果基本一致。验证通过无模胀形技术得到的桶形耐压壳具有更好的抗压性能。（3）基于单一桶形耐压壳无模胀形研究,薄膜理论和变形协调理论,开展交接桶形耐压壳无模胀形及屈曲特性的数值和试验研究。根据变形协调理论,确定环向加强肋参数。数值仿真中,研究交接桶形耐压壳无模胀形过程中胀形载荷、极限载荷、变形回弹、塑性应变和最终形状等胀形特性,以及临界载荷,失稳模式等屈曲特性;试验分析中,制作6个交接桶形耐压壳预制体进行无模胀形和外压屈曲试验。研究壳体胀形阶段中胀形压力、特征尺寸变化、特征点厚度和位移、最终形状和厚度减薄等胀形特性和外压阶段中临界载荷,失稳模式等屈曲特性。试验结果与数值结果并结合单一桶形耐压壳无模胀形解析对比分析。结果表明,胀形量6mm的交接桶形耐压壳内部体积变化率和外表面积变化率分别提高了10.8%和11.01%,最大减薄率9.18%和经向曲率半径减小为211.33mm;线性屈曲载荷和0.2*T非线性屈曲载荷分别提高了54.66%和50.94%。因此,推广以单一桶形壳为基本壳体的交接桶壳无模胀形可行性,同时验证交接桶壳相较于其预制体具有更好的抗压性能。