观察窗结构对于保障载人深潜器的设备与人员安全至关重要。本文基于强度理论,针对大深度载人舱的观察窗结构,开展关于钛合金窗座结构和有机玻璃窗体的研究。对标7000m级载人深潜器的耐压球壳,先后建立多窗球壳与单窗球壳的有限元模型,开展静力计算并校核强度。窗座焊趾区域存在应力集中,分析应力沿开口周向与沿壁厚方向的分布,发现:临近的多个开口会加剧局部应力集中;主观察窗的焊趾处外表面应力低于内表面,副观察窗则相反。采用了三种不同的窗体建模方式,经比较发现,简化模型中应力的周向分布对多开口效应更加敏感;窗体建模方式对应力沿壁厚方向分布影响不大,但会对内、外表面上的应力产生影响。在强度分析的基础上,基于简化的单窗模型,以降低球壳重量为目标开展窗座尺寸优化设计,使用零阶方法进行优化计算。随着球壳与窗座的强度安全得以保证,以有机玻璃为主要材料的观察窗窗体就成为强度校核的重点。传统的线弹性模型在模拟载人深潜器的有机玻璃观察窗蠕变变形时表现出严重局限性,为解决这一问题,构建了Prony级数形式的线性黏弹性本构模型。采用质量缩放技术和等效时长方法加快了显式动力有限元计算过程,得出了稳定且与实验数据接近的位移计算结果。结果表明:在常温、高应力、逐步加压的作业环境下,有机玻璃在加载阶段就已经表现出黏弹性行为。为了保证安全,必须要在整个加载-保载过程中考虑黏弹性效应。结合准静态加载的条件,采用显式动力学分析取代传统的静态分析,与有机玻璃黏弹性的时变特性相适应。此外,针对观察窗模型局部应力集中的问题,设置倒角可以有效降低局部应力,有限元计算时网格收敛性也更好。