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本文首先对结构优化设计的概念、层次、建模、算法等基本理论及其应用进行了综合的研究和阐述。
与此同时，本文还特别对运用MSC.NASTRAN－OPTISHAPE实现结构拓扑优化设计和运用MSC.NASTRAN中的尺寸优化功能实现结构尺寸优化设计分别进行了探讨性的研究，得到了一些启示性的结论。
本文对铝合金夹心板结构极限承载能力分析过程中涉及的相关非线性理论进行了全面研究，其中包括结构材料非线性和几何非线性以及非线性静力平衡方程求解方法，尤其是本文所使用的弧长法。此外，本文也简单回顾了夹心板结构弯曲问题的极限承载能力研究现状。
本文对铝合金舟桥甲板结构进行了5个模型的静载强度试验；同时，利用MSC.NASTRAN的非线性分析模块对试验模型进行了极限承载能力的数值分析，跟踪出了其非线性平衡路径以及破坏模式。
本文的计算都是基于大型有限元结构分析软件MSC.NASTRAN这个平台。从本文的研究结果表明，无论是结构优化设计还是结构非线性分析，MSC.NASTRAN都能为用户提供满足工程实际需要的技术支持。