随着全球范围内经济的快速发展、人口的不断增加和人民生活水平的稳步提升,整个社会对水产品的需求量不断加大；而传统的捕捞业和浅海养殖业,很明显已经无法满足人们对水产品的强大需求。基于海水网箱养殖技术的“海洋牧场化生产”的出现,为缓解水产品的供需矛盾提供了新思路。我国早在上世纪70年代的东南沿海地区,就开始了浅水网箱养殖。但是近年来,近海海洋环境破坏严重,养殖区环境污染和病害问题日趋突出,导致养殖鱼类品质下降,死亡率不断增高。走向深海已经成为一个必然的发展趋势。目前较为普及的是深水重力式网箱,其浮架结构主要负责抵抗波浪和水流的冲击,提供整个网箱大部分的浮力、支撑网衣系统维持有效的养殖体积；在网箱抗风浪性能中扮演着极为重要的作用,其安全性及可靠性将直接决定整个养殖生产成败。因此,本文将对复杂海况条件下网箱浮架结构的变形特性、应力分布以及极限承载能力等问题进行深入探究,以期为浮架系统的设计及网箱整体的安全评估提供必要依据。论文主要包括以下几部分：第一章为绪论,主要介绍深水网箱养殖的产业背景和国内外网箱研究的进展。第二章根据壳体理论基本假定和壳体在正交曲线坐标系下的几何方程、物理方程以及平衡方程,建立了壳体变形-应力分析数学模型。第三章通过物理模型试验得到了不同加载速率下HDPE材料弹性模量的统计值,然后从微观分子构成的角度分析HDPE的力学性能。第四章从四大强度理论中得出材料的屈服准则,作为材料失效的判定；然后基于实际养殖场中浮架的破坏效果拟定浮架结构局部破坏假定,作为结构失效的判定；并通过物理试验和有限元模拟的方式对该假定的有效性和实用性进行审查。第五章基于ANSYS结构建模平台,建立了简化的双浮管有限元模型,约束为水面网格式四点锚定,分析了浮架在纯流、纯浪和波流混合作用下的变形-应力特性。第六章讨论了浮架在均布载荷作用下,单根、两根以及四根缆绳锚定下的极限承载能力。第七章对本文的研究成果进行了总结,并对以后的研究方向进行了展望。