先进复合材料具有满足航天技术要求的一系列优点,成为当代航天技术不可缺少的重要材料。复合材料贮箱相对于传统金属贮箱,具有质量轻,可靠性高等特点,在航空航天工程中有广阔的应用前景。由于航天器外形和功能的多样化,导致复合材料贮箱形状具有不规则性。研究异形复合材料贮箱结构的设计和优化具有重要的工程意义和应用价值。本文针对筒身段为圆锥壳,上下封头段为椭球的异形复合材料贮箱,在均匀内压作用下,采用“网络理论”对其结构进行设计,并通过有限元方法对设计方案进行验证；对于承受复杂载荷的异形复合材料贮箱,采用“准网络设计法”结合有限元数值模拟,对其结构进行初步设计。并且以结构重量最轻为优化目标,分别采用直接搜索算法、全局优化算法以及组合优化策略,对异形贮箱层合结构的铺层角度和厚度进行优化,结构重量较初始设计减轻50%；随后以增大结构轴向屈曲载荷为优化目标,采用枚举法,对该结构铺层次序进行优选,结构的轴向屈曲载荷可提高1.26倍。最后,给出异形复合材料贮箱结构的最终设计方案。