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复合材料薄壁加筋结构以其能充分发挥层合板结构可设计性好以及易于实现高效减重的显著优势,已成为航空航天结构中广泛应用的承受压缩载荷的结构形式。本文对复合材料薄壁加筋板筋元的结构分析进行了系统的研究,在分析过程中引入了初始缺陷,考虑了损伤累积的刚度退化准则,发展了cohesive内聚力单元方法来模拟筋条和蒙皮的脱粘破坏。在结构分析的基础上,本文提出了考虑cohesive内聚力粘结单元的复合材料薄壁加筋板筋元的优化设计,优化过程分两步实现,第一步基于代理模型的布局尺寸序列更新优化设计,第二步基于多岛遗传(MIGA)优化算法的铺层顺序优化设计。本文的主要内容包含以下两个方面：(1)研究了复合材料薄壁加筋板结构分析的方法。首先对复合材料薄壁加筋板的筋元进行特征值屈曲失稳的分析,得到了结构屈曲失稳的前五阶模态以及对应的屈曲因子。然后对结构进行了非线性屈曲分析,并将特征值屈曲分析得到的第一阶模态作为初始缺陷引入到结构的非线性屈曲分析中,将得到的结果与没有引入初始缺陷分析得到的结果进行了对比,验证了在结构分析中引入初始缺陷的必要性。继而在结构分析中引入了基于损伤扩展的刚度退化准则,所得分析结果更符合复合材料逐步破坏的过程。最后将cohesive内聚力粘结单元引入到本文的分析中以考虑蒙皮和筋条的脱粘,考虑界面问题可更真实地模拟结构在压缩载荷下的破坏行为。将本文典型结构分析的结果与COCOMAT中的实验结果作对比,证实了本文复合材料结构分析方法的有效性。(2)提出对含有cohesive内聚力粘结单元的复合材料薄壁加筋板筋元的结构进行优化设计的方法。优化过程分两步实现,优化的主要思想是：第一级优化首先采用Isight中的最优拉丁超立方抽样实验设计(DOE)方法对样本点进行采集,并在ABAQUS中计算样本点的响应；将得到的样本点以及对应的响应值建立质量、屈曲因子的Kriging代理模型；然后应用最小值更新的序列二次规划法(NLPQL)对结构进行了布局尺寸优化设计；第二级优化是基于前一步优化得到的结果采用多岛遗传算法(MIGA)对结构的蒙皮和筋条的铺层顺序进行优化设计,最后获得含cohesive粘结单元的复合材料加筋板筋元的最终优化方案,将优化结果与初始设计作比较表明优化效果非常显著,并分别在ABAQUS中对得到的最优模型进行验算,结果表明本文的优化设计具有很高的精度。本论文得到了大连理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目“复合材料整体化轻质薄壁结构的失效理论与优化设计方法”(批准号：DUT12LK02)和国家重点基础研究项目(批准号：2014CB046506)的资助,在此表示感谢。