薄壳是工程领域的关键承载部件，对其开展轻量化设计是高端装备研制的永恒主题。随着尺寸大型化、构型复杂化、承载重型化的发展趋势，薄壳结构模型规模、变量数目及非线性程度均大幅提升，导致其结构设计同时面临模型、分析与优化三重复杂度挑战，被认为是最复杂的结构优化难题之一。本书作者及其团队长期从事工程薄壳稳定性设计理论与方法研究，相关成果已应用于多型航空航天装备结构强度与轻量化设计。本书介绍了作者及其团队近年在工程薄壳创新构型优化设计方法、工程薄壳代理模型优化方法、曲筋变刚度结构优化设计方法、考虑缺陷的工程薄壳鲁棒性优化设计方法、后屈曲可靠度优化设计方法、工程薄壳稳定性分析与优化软件等研究成果，包含拓扑优化、代理模型优化、可靠性优化等方面的相关工作，并介绍了数据驱动的工程薄壳智能设计、工程薄壳等几何优化等前沿进展。
本书适用于高等院校力学、飞行器设计、机械设计相关专业教师及研究生、航空航天工程研制单位结构设计人员阅读使用。

王博，教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，“结构强度与轻量化设计”国防科技创新团队负责人。担任工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室副主任、教育部科技委数理学部委员、中国力学学会理事、中国力学学会青年工作委员会副主任委员、中国力学学会固体力学专业委员会委员、中国航空学会数字李生分会副主任委员、中国宇航学会飞行器总体专委会委员等。
在航空航天力学领域，主要研究方向包括结构强度与轻量化设计、结构与多学科优化、自主CAE软件研发、大型结构力学实验、结构强度数字李生技术等。发表学术论文200余篇，入选爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。获国家技术发明奖二等奖（第一完成人）、教育部技术发明奖一等奖（第一完成人）、中国科协求是杰出青年成果转化奖、科学探索奖、中国力学学会钱令希计算力学青年奖等。

序
前言
第1章 工程薄壳创新构型优化设计方法
1.1 引言
1.2 变刚度加筋壁板拓扑优化设计方法
1.2.1 变刚度加筋壁板拓扑优化设计框架
1.2.2 考虑柔顺性最小化目标的加筋板优化算例
1.2.3 考虑屈曲载荷最大化目标的加筋板优化算例
1.3 考虑结构稳定性的加筋单胞拓扑优化方法
1.3.1 考虑结构稳定性的加筋单胞拓扑优化设计框架
1.3.2 加筋单胞拓扑优化算例
1.4 复杂加筋壁板多层级拓扑优化设计方法
1.4.1 复杂加筋壁板多层级拓扑优化设计框架
1.4.2 考虑最小化柔顺性的多层级加筋壁板优化算例
1.4.3 考虑最小化柔顺性和一阶屈曲载荷的多层级加筋圆柱壳优化算例
1.5 考虑工艺可达要求的加筋拓扑优化设计方法
1.5.1 考虑工艺可达要求的加筋拓扑优化设计框架
1.5.2 球面框架优化算例
1.5.3 S弯曲面加筋优化算例
参考文献
第2章 基于代理模型的工程薄壳结构优化方法
2.1 引言
2.2 实验设计方法
2.2.1 经典抽样方法
2.2.2 自适应抽样方法
2.2.3 竞争性抽样方法
2.3 代理模型近似方法
2.3.1 经典代理模型
2.3.2 变保真度代理模型
2.4 代理模型更新准则
2.4.1 最小化响应面加点准则
2.4.2 最大期望提高加点准则
2.4.3 多点并行加点方法
2.5 优化搜索算法
2.5.1 模式搜索算法
2.5.2 梯度类优化算法
2.5.3 启发式全局优化算法
2.6 基于代理模型的工程薄壳结构优化设计
2.6.1 蒙皮桁条结构减轻孔代理模型优化设计
2.6.2 基于竞争性抽样的多级加筋圆柱壳代理模型优化设计
参考文献
第3章 工程薄壳结构分步后屈曲优化方法
3.1 引言
3.2 面向加筋圆柱壳的尺寸–布局分步后屈曲优化设计
3.3 面向多级加筋圆柱壳结构的分步后屈曲优化设计
3.4 面向运载火箭助推器液氧贮箱的分步后屈曲优化设计
3.5 考虑加筋单胞选型的分步后屈曲优化设计
参考文献
第4章 曲筋变刚度结构优化设计方法
4.1 引言
4.2 曲筋布局表征方法
4.2.1 连续梯度方法
4.2.2 幂指数方法
4.2.3 PCHIP方法
4.3 曲线加筋板的布局优化设计
4.4 含开口曲筋结构尺寸–布局协同优化方法
4.4.1 单开口加筋柱壳优化设计
4.4.2 多开口加筋柱壳优化设计
参考文献
第5章 考虑缺陷的工程薄壳鲁棒性优化设计
5.1 引言
5.2 基于名义承载力的工程薄壳鲁棒性优化方法
5.2.1 加筋圆柱壳鲁棒性优化设计
5.2.2 多级加筋圆柱壳鲁棒性优化设计
5.2.3 考虑加筋圆柱壳母线形状的鲁棒性优化设计
5.2.4 加筋锥壳鲁棒性优化设计
5.2.5 双层蒙皮结构鲁棒性优化设计
5.3 多样性可竞争加筋单胞拓扑优化方法
5.3.1 多样性约束
5.3.2 可竞争设计优化策略
5.3.3 多样性可竞争的加筋壳稳定性拓扑优化框架
参考文献
第6章 工程薄壳后屈曲可靠度优化设计
6.1 工程薄壳不确定性来源
6.2 可靠度分析方法综述
6.2.1 模拟方法
6.2.2 分析方法
6.2.3 基于增强混沌控制法的可靠度分析方法
6.3 可靠度优化方法综述
6.3.1 典型可靠度优化策略
6.3.2 基于变循环策略的可靠度优化方法
6.4 工程薄壳的可靠度优化设计
6.4.1 加筋圆柱壳结构优化设计
6.4.2 加筋球壳结构优化设计
6.4.3 曲筋结构优化设计
参考文献
第7章 工程薄壳稳定性分析与优化软件
7.1 引言
7.2 典型工程薄壳建模及分析模板
7.2.1 加筋圆柱壳建模及分析模板
7.2.2 曲筋结构建模及分析模板
7.3 典型工程薄壳屈曲优化软件
7.4 典型工程薄壳拓扑优化及参数优化软件
参考文献
第8章 工程薄壳稳定性设计的若干新进展
8.1 基于数据驱动的工程薄壳设计方法
8.1.1 引言
8.1.2 基于迁移学习的薄壳稳定性变保真度设计技术
8.1.3 面向薄壳稳定性优化的竞争性变保真度进化算法
8.2 工程薄壳结构等几何分析与设计
8.2.1 引言
8.2.2 复杂变刚度复合材料结构的快速屈曲分析方法
8.2.3 考虑制造工艺约束的变刚度复合材料结构设计方法
8.2.4 基于等几何刚度扩散法的低体分比加筋板布局优化方法
参考文献