张坤鹏，郝鹏*，段于辉，刘大川，王博，王宇同

1 大连理工大学 工程力学系, 辽宁 大连 116024

2 大连理工大学 工业装备数字孪生辽宁省重点实验室，辽宁 大连 116024

0 引 言

加筋壁板由蒙皮和筋条组成，因其结构承载效率高且抗制造缺陷能力强，在高端装备结构中得到广泛应用[1-3]。同时，出于各种结构功能需求（如设置电线、管道等），常需在加筋薄壁结构中布置开口，这使得结构的承载效率显著降低[4-5]。因此，开口加筋壁板的承载性能优化设计在船舰研究中具有重要意义。

在加筋薄板结构中，常见的失效模式包括整体屈曲、筋条局部屈曲、蒙皮局部屈曲等[6]。开口的存在会导致结构在未达到整体屈曲极限承载状态前发生局部屈曲失效。针对承载结构开口处的集中应力会引起结构发生局部失效的现象，宋晓飞等[7]针对水下耐压圆柱开口围栏处的应力集中问题，开展了加筋肋板拓扑优化设计，优化后的设计方案有效降低了开口区域的集中应力。相较于传统的直线加筋（直筋构型），采用曲线加筋（曲筋）的薄壁结构的承载性能更强。Kapania 等[8-10]是最早提出此类设计空间更加灵活的曲筋方式，并研究了曲筋结构影响结构承载性能的关键因素。Wang 等[11]提出了一种基于多尺度建模的流线型加筋路径优化方法，结果表明，通过优化曲筋路径，可以大幅提高其抗屈曲性能。除常见的单级网格加筋结构，Hao 等[12-13]提出了层级加筋优化方法，并证明多级加筋结构相比传统单级加筋结构承载效率更高，且对缺陷的敏感程度更低，同时还提出了一种针对多级加筋结构屈曲分析的高效混合优化框架，证明了具有较强的适用性。……