复合材料圆柱壳结构在诸多工程领域都得到广泛的应用。越是复杂、极端的工作环境，越能体现复合材料结构的优异特性，所以复合材料圆柱壳结构常见于航空航天、海洋工程、能源运输等领域。而对于这些领域内的结构，静强度校核已经不能满足要求，必须考察复合材料结构的动力强度，因此近年来，复合材料圆柱壳的动力性能研究受到许多学者的关注。 本文应用近代复合材料力学和结构力学的基本理论，综合近年来国内外在复合材料结构动力学方面取得的进展，从潜艇、鱼雷、火箭、导弹、输水输油管道以及液罐等结构形式中抽象出圆柱壳力学分析模型；在此基础上建立非线性动力方程并采用半解析法对方程进行了求解，考虑几何非线性、横向剪切变形的影响，对复合材料的铺层方式、圆柱壳的几何参数、初始几何变形、脱层损伤、环向加筋以及流固耦合等因素对复合材料圆柱壳的动力响应及动力屈曲的影响进行了广泛深入探讨。力求为各种工作环境中的复合材料圆柱壳结构的动力研究提供更为合适的计算方法和理论依据，并求解多种环境下复合材料圆柱壳的动力特性，由此也得到许多有益的结论，丰富复合材料结构力学的内容，有助于复合材料圆柱壳结构的设计和应用。本文主要内容以及创新点包括： 首先全面回顾和总结了线性和非线性复合材料结构的自由振动、动力响应及动力屈曲问题的研究现状。对该领域内的研究历史、目前的研究热点及未来的研究趋势都作了详细的讨论，最终确定了本文的主要研究内容，即对复合材料圆柱壳非线性动力响应及动力屈曲进行深入研究，并在初始几何变形、脱层损伤、环向加筋及流固耦合等方面进行详细的计算和分析。 本文将半解析法应用于复合材料圆柱壳非线性动力响应及动力屈曲研究的各个方面，如初始几何变形、环向加筋、脱层损伤以及流固耦合等，大大扩展了半解析法在复合材料动力研究领域的应用范围。动力方程的建立是以一阶剪切变形理论为基础，考虑几何非线性、初始几何缺陷、横向剪切变形的影响，再由Hamilton变分原理推导得到复合材料圆柱壳的非线性动力控制方程；采用半解析法对方程进行求解，即将位移和载荷沿圆柱壳的周向以Fourier级数展开，再利用三角函数的正交性，以Galerkin法将非线性方程组转换为一个二阶偏微分方程组，从而使该非线性动力方程成功降维；对二阶偏微分方程的求解采用有限差分法，在圆柱壳的轴向上采用通常的中心差分格式，在时间域上采用Park三阶隐式差分格式，该差分格式的数值稳定性非常好。事实证明，半解析法在可以解析的方向上尽量解析离散，减小计算量，提高数值计算的稳定性和收敛性，降低累积误差；在不能解析求解的方向上采用数值计算，发挥数值方法的长处，扩大了该解法的适用范围；半解析法综合了解析求解和数值计算的优点，有着自己鲜明的特点，可以对众多参数进行研究。以类似B-R准则的方法判断复合材料圆柱壳动力屈曲的发生，得到研究对象的动力屈曲临界载荷。结果表明，采用B-R准则判定动力屈曲必须在时间域上进行足够多个时间步的计算才能得到准确的动力屈曲临界载荷。 以初始几何缺陷的概念将初始几何变形引入复合材料圆柱壳非线性动力方程中，并进一步对初始模态变形、初始浅槽变形以及局部变形等进行了计算和分析。结果表明，初始几何变形对复合材料圆柱壳动力响应及动力屈曲的影响是非常明显的，但不同类型、深度、形状、位置的初始几何变形对复合材料圆柱壳动力性能的影响也各不相同。本文力求以简明的方式引入初始几何变形，计算并分析了多种初始几何变形对复合材料圆柱壳动力性能的影响。 含脱层损伤复合材料结构的非线性动力问题是一个复杂的研究课题。本文建立了一个包含几何变形、脱层、子层基体损伤在内的理论分析模型，并针对该理论模型推导了含损伤的复合材料圆柱壳非线性动力方程，并采用半解析法求解，得到了含损伤复合材料圆柱壳动力响应的数值解，讨论了脱层损伤及几何变形伴随脱层损伤等对复合材料圆柱壳动力性能的影响。结果表明脱层损伤对结构的动力承载能力影响很大，而几何变形对脱层损伤影响的增强作用在大多情况下也是不容忽视的。 对环向加筋复合材料圆柱壳的动力响应及动力屈曲进行研究，探讨不同环向加筋形式对复合材料圆柱壳结构承载能力的影响。本文以δ函数引入环向加筋，建立含环向加筋的复合材料圆柱壳非线性动力方程，并以半解析法对方程进行了求解。针对圆柱壳结构水平入水的最危险姿态建立分析模型，研究了径向载荷作用下的环向加筋复合材料圆柱壳的非线性动力响应及动力屈曲问题，考虑了壳体横向剪切变形以及加筋肋骨的拉伸、弯曲和剪切变形的影响；根据不同载荷幅值下的动力响应情况，以B-R准则判定屈曲是否发生，确定复合材料环向加筋圆柱壳的动力屈曲临界载荷，并且讨论了加筋形式及铺设角等因素对动力屈曲临界载荷的影响，得到了许多很有意义的结论。 对浸潜于流体中的有限长复合材料圆柱壳的动力响应及动力屈曲问题进行了研究。以一阶剪切变形理论为基础，建立复合材料圆柱壳的非线性动力方程，假定圆柱壳在无粘、无旋和不可压缩流体中受不同形式外载荷作用，综合考虑了流体动压力和冲击压力的共同作用。针对半解析法的求解特点，推导了二维势流的速度势函数，得到圆柱壳与流体界面受到的动压力；以半解析法求解了考虑流固耦合效应的非线性动力方程，得到流体中复合材料圆柱壳的非线性动力响应情况，并进一步用B-R准则判定动力屈曲的发生；讨论了浸潜于流体中，复合材料圆柱壳在各种形式载荷作用下的动力响应，流固耦合效应对复合材料圆柱壳动力承载能力的影响以及不同几何参数下的复合材料圆柱壳对流固耦合效应的敏感性。 由于复合材料的各向异性、圆柱壳的几何非线性、横向剪切变形以及初始几何缺陷的影响，考虑了初始几何变形、损伤、加筋以及流固耦合效应的复合材料圆柱壳的非线性动力问题非常复杂，对该问题进行求解是相当困难的。本文以复合材料圆柱壳的非线性动力响应及动力屈曲问题为研究对象，以半解析法为非线性动力方程的主要求解工具，在求解了诸多条件下复合材料圆柱壳非线性动力问题的同时，也大大扩展了半解析法在结构动力学领域内的应用范围，许多有价值的结论对复合材料结构设计及应用具有指导意义。