异形贮箱由于其结构特点,具有优良的设计性和适应性,可以满足航天器各式各样的设计需求。但由于其复杂的结构形式,异形贮箱具有设计空间大、载荷分布不均匀的特点。相比传统贮箱,其设计和优化更具挑战性。加筋柱壳结构由于具有较高的比刚度、比强度和低缺陷敏感性,被广泛应用在航空航天领域中。作为主承力构件,加筋柱壳结构可以大幅提高结构的承载效率,但其承载能力还没有得到充分发挥。为满足异形贮箱的轻量化设计需求,开展面向异形贮箱的加筋布局优化设计十分必要。本文针对异形贮箱结构建立了一种分区域多层级加筋优化设计框架,获得了异形贮箱合理的加筋设计,提高了承载效率,为工程设计起到了参考作用。本文主要研究内容如下:1、针对异形贮箱的稳定性问题,基于显式动力学分析方法研究了轴压及轴内压载荷作用下,贮箱高度和内径对承载性能的影响规律。结果表明,在轴内压载荷作用下,异形贮箱存在多种失稳模式互相竞争的特性,内外蒙皮同步失稳是最具竞争力的失稳模式。2、面向异形贮箱的轻量化设计需求,建立了分区域多层级加筋优化设计框架,并基于优化框架开展了异形贮箱的加筋布局优化设计。相比传统设计构型,加筋优化构型在保证承载力不变的条件下,减重7.1%。相比初始设计构型,加筋优化构型减重7.1%,承载力提升5.2%。结果证实了该优化设计框架的有效性,为实际工程设计起到一定参考作用。3、考虑初始几何缺陷,针对加筋优化后的异形贮箱进行了缺陷敏感性分析,研究了单点凹陷对异形贮箱承载性能的影响规律。结果表明,异形贮箱对内外蒙皮单点凹陷缺陷不敏感,异形贮箱的加筋布局优化设计有效抑制了出平面变形。相比外蒙皮单点凹陷,异形贮箱对内蒙皮单点凹陷更不敏感。