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推进剂贮箱是航天器贮存推进剂的容器,占据着航天器大部分体积,是航天器必不可少的重要组成部分之一,保证其结构安全稳固十分重要。随着在轨加注技术的日益成熟,人们对贮箱的结构安全性和轻量化提出了更高要求,以往的贮箱结构优化设计方法存在优化目标单一、优化效果不佳、优化效率不高等缺陷,难以满足要求。因此,为有效解决目前贮箱结构优化设计所存在的问题,本文以空间燃料站贮箱为研究对象,建立贮箱结构优化设计流程;完成贮箱的参数化建模、模态分析和多目标优化设计;提出理想化贮箱结构模型,分别讨论不同的固定约束方案对其结构安全性的影响。在满足推进剂装载质量500Kg的约束条件下,实现贮箱质量最小、1阶固有频率最大、最大变形量最小的优化目标,给出理想化的贮箱结构优化设计方案。本论文主要完成以下几方面工作:1.建立贮箱结构优化设计流程。针对给定的贮箱结构和优化目标,综合考虑结构、振动及流体因素,采用模态分析、拉丁超立方设计、响应面模型、NSGA-Ⅱ多目标遗传算法建立贮箱结构优化设计流程;2.贮箱结构优化设计。以空间燃料站贮箱为研究对象,创建参数化模型,进行模态分析,获取其固有频率和最大变形量;确定设计变量、设计目标和约束条件;利用拉丁超立方设计获取充足的数据样本点;建立响应面近似模型,使用复相关系数R2来检验近似模型的拟合精度;利用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对所构建的近似模型进行优化计算,并给出最优化结果,完成对贮箱的初始优化设计;3.检验优化流程及其结果的准确性。对优化后的贮箱模型进行有限元计算,其计算结果与优化计算结果相比误差均在4%以内,属于可接受范围;4.关于贮箱固定约束方案的讨论。对优化后的贮箱进行深入分析,提出三种理想化贮箱固定约束方案,按照前文所提出的优化设计流程和方法,分别对其进行结构优化设计,并将优化结果与初始优化设计结果进行对比,经权衡分析后给出理想的贮箱固定约束方案,完成贮箱结构优化设计。最终,与原贮箱相比可装载推进剂506.60kg,满足约束条件,贮箱质量减轻36.100%、1阶固有频率提高40.57%、最大变形量减小6.82%,优化效果显著。本文给出的贮箱结构优化设计流程及方法、理想化贮箱固定约束方案等内容,可以为空间燃料站贮箱的结构优化设计提供了一定的参考。