固体火箭发动机被广泛应用于导弹和火箭武器系统,其技术水平直接体现了国家的国防科技实力。随着武器系统的性能和成本不断提高,对固体火箭发动机的安全性和维护提出了更高的要求。目前,贴壁浇注和自由装填是装药的两种主要形式。由于推进剂的承载能力差,贴壁浇注固体火箭发动机装药在复杂载荷条件下容易出现裂纹和脱粘,使发动机结构完整性遭到破坏,从而影响发动机的安全性和使用可靠性。因此,针对贴壁浇注固体火箭发动机在复杂载荷条件下的力学响应研究成为了发动机结构完整性研究的长期重要课题。本文以某300mm贴壁浇注固体火箭发动机为背景,进行了简单圆孔装药和星形装药在温度冲击条件下的力学响应研究。开展了贴壁浇注固体火箭发动机温度冲击试验,对圆孔装药发动机和星形装药发动机进行了温度冲击数值仿真。分析了推进剂温度场和应力应变场的分布规律,研究了结构参数对装药力学响应的影响。经对比验证,数值仿真结果与试验结果相符。在有限元数据基础上,建立人工神经网络,对固体火箭推进剂装药头部应力应变响应进行内插值预测。以人工神经网络输出的粘结处最大应力σ和应力释放槽顶部两处圆弧处的最大应变ε1、ε2为优化目标,并运用遗传算法对装药应力释放槽结构进行单目标和多目标优化,获得一个优化设计方案,取得了较好的优化效果。