加筋圆柱壳结构是一种广泛应用于航天、航空飞行器以及舰艇中的具有优越力学性能的薄壳类结构。利用有效手段快捷、准确地获取结构的力学性能对加筋圆柱壳的研究有重要意义。由于初始缺陷在薄壳类结构普遍存在,且会导致结构性能大幅降低,需要对结构进行缺陷敏感性分析。在结构轻量化这一工程领域的重要课题中,除了通过研发出力学性能更优的新型构型来提供减重方案之外,还可以通过对固定构型的结构优化来获取最优方案。本文主要开展了以下几个方面的研究工作:(1)基于ABAQUS力学分析软件,对加筋圆柱壳的结构进行有限元网格划分,并确定恰当的有限元网格疏密程度。运用非线性显式后屈曲分析方法对传统加筋圆柱壳的后屈曲行为和极限载荷进行分析。(2)结合特征值屈曲模态缺陷分析方法,将特征值屈曲模态引入完善结构以获得其的缺陷结构,通过改变特征值屈曲模态的幅值得到传统加筋圆柱壳的缺陷敏感性曲线,获取结构对缺陷抵抗能力的评价指标。(3)提出了关于非均匀加筋圆柱壳的两种新型结构方案,随后对这两种非均匀加筋圆柱壳结构进行力学性能研究。论证了非均匀加筋圆柱壳结构具有比传统加筋圆柱壳结构更高的承载能力以及抵抗几何缺陷的性能指标。(4)结合工程结构优化设计理论,利用基于代理模型的优化方法进行加筋圆柱壳的结构优化设计。在结构优化设计过程中,构造了面向低缺陷敏感性的非均匀加筋圆柱壳优化模型,并通过多个加筋圆柱壳优化设计算例证明了该优化模型的实用性以及该结构在工程中的适用性。