当前整体壁板式结构在载人航天器密封舱结构中应用广泛,工程上整体式壁板的典型加筋形式主要有三种,分别为正置正交,斜置正交以及三角形加筋。航天器密封舱外的大型机械臂会对密封舱壳体,即整体式壁板结构施加集中载荷作用。如何在付出最小的重量代价下,让集中力在密封舱壳体结构（加筋壁板）上有效地扩散,是载人航天器结构设计面临的一个重要课题。为此,本文以加筋板为研究对象,以结构轻量化和提升集中力扩散效果为目标,围绕加筋板结构的尺寸优化和拓扑优化展开研究。通过对正置正交,斜置正交以及三角形加筋这三种形式加筋板的集中力扩散效果分析,将正置正交加筋板确定为尺寸优化的具体对象。使用Ansys DM模块建立了正置正交加筋板和正置正交加筋柱壳的参数化模型,分析了蒙皮厚度、加筋高度、加筋宽度对集中力扩散效果的影响。在此基础上,基于多目标遗传算法通过Ansys Work Bench对加筋板的蒙皮厚度、加筋高度、加筋宽度进行了尺寸优化。并在其基础上,对加筋柱壳的加筋密度进行了尺寸优选。根据拓扑优化变密度法建立了加筋板拓扑优化的数学模型,提出了一种使用Ansys进行拓扑优化的技术流程。阐明了加筋板拓扑优化前处理过程,包括拓扑优化模型建立、边界条件设置和制造工艺约束设置。以最小柔度即最大刚度为目标,在压缩载荷作用下对加筋板进行了拓扑优化,对优化区体积分数不同时的加筋板拓扑优化结果进行了讨论分析。为提升可制造性,对拓扑优化结果进行了后处理,并分析了优化区高度变化对加筋板拓扑优化结果的影响。使用Ansys Static Structural模块对未优化加筋板、尺寸优化加筋板、拓扑优化加筋板进行了静力学仿真分析,讨论了三种加筋板在集中力扩散效果方面的优劣。同样,通过静力学仿真分析比较了尺寸优化加筋柱壳和未优化加筋柱壳的集中力扩散效果。在电液伺服实验机上对未优化加筋板和尺寸优化加筋板进行了压缩试验,使用动态应力测试仪采集了加筋板上8个点的应力,结果表明尺寸优化加筋板的平均应力和最大位移均小于未优化加筋板,证明了结构优化方案的可行性。