面向缺陷容忍的加筋筒壳快速优化设计

为了提高运载火箭等航天装备结构的承载效率,实现航天薄壁筒壳结构的轻量化和精细化设计,以具有强缺陷敏感性的航天薄壁筒壳结构为研究对象,开展了面向缺陷容忍的加筋筒壳结构优化设计。通过在设计过程中考虑结构设计与临界失稳载荷和结构缺陷敏感性的耦合关系,同步提升结构的屈曲载荷和抗缺陷能力,实现筒壳结构的精细化和轻量化设计。并针对计及缺陷敏感性加筋筒壳单次分析耗时和优化效率低的问题,使用不完全折减刚度法（iRSM）,替代非线性显式后屈曲算法进行非完善筒壳结构的承载能力分析,提出了一种面向缺陷容忍的加筋筒壳快速优化设计框架。以一个直径1.6 m的正置正交网格加筋筒壳结构作为算例进行说明,结果显示,相比初始设计,优化结果可在质量不变的前提下,实现设计载荷提升10%以上,有效提高航天加筋筒壳结构的承载效率;并且所提出的优化设计框架能在保证稳定找到优化结果的同时,降低计算成本80%以上,实现面向缺陷容忍加筋筒壳结构的高效优化设计。