极限强度表征船体结构的最大承载能力,是确保船体结构安全可靠的重要依据。模型试验法是揭示船体结构崩溃机理和极限强度最根本、最有效的方法。在进行船体结构模型试验时,只有试验模型和实型之间保持一定的相似关系,才能将模型试验结果推算至实船。然而,线性相似准则仅能保证模型与原型在线性阶段的相似性,若想通过模型试验结果对实船极限强度进行预报,需要对模型与实船之间的非线性相似进行探究。目前,弯曲非线性相似方法已经趋于完善,扭转非线性相似方法仍需进一步的研究。随着船舶大型化及开口部位的增多,扭转载荷成为船体结构极限强度计算不可缺少的重要组成部分。由于缺乏合理可靠的扭转非线性相似方法,无法得到较为精确的实船扭转极限强度。针对所存在的问题,本文对模型与实船在扭转载荷作用下的线性及非线性相似特性及方法进行探讨,提出结构试验模型与实船扭转非线性相似方法,结合弯曲非线性相似方法,设计出合理可靠的试验模型,方能较为准确地预报实船的极限承载能力。本文展开了如下研究工作:1)对船体结构在扭转载荷作用下的逐次崩溃特性展开了研究,分析了在剪切载荷作用下平板结构和加筋板结构的屈曲屈服特性,探讨了能代表其崩溃特征的主要特征参数,并据此提出了结构试验模型与实船扭转非线性相似方法。2)为了验证所提出的扭转非线性相似方法的准确性,基于此方法设计了系列加筋板模型和箱型梁模型,分别进行了系列加筋板模型的剪切极限强度计算分析和系列箱型梁模型的扭转极限强度计算分析。3)基于本文所提出的扭转非线性相似方法,结合弯曲非线性相似方法,以某开发的宽扁型江海直达集装箱船为研究对象,设计其弯扭相似模型,进行弯扭组合载荷下的船体结构崩溃试验研究,并将模型试验结果预报至实船。4)建立了实船舱段有限元模型,进行了弯扭组合载荷作用下的实船舱段有限元模型极限强度数值计算分析,与模型试验预报结果进行了对比分析。依据本文提出的扭转非线性相似方法,结合弯曲非线性相似方法指导模型设计,使得模型试验结果能够用以预报实船极限强度,弥补了现有极限强度模型试验领域的不足,对船体结构安全可靠性研究有着积极的意义。