复合材料具有比强度高、比刚度高等优点,在航空航天、船舶等领域有着广泛应用。作为典型的薄壁结构,复合材料圆柱壳结构的极限承载能力对结构的初始缺陷十分敏感,这导致圆柱壳的实际承载能力要比基于完美模型的理论或数值预测的极限承载能力小很多。初始缺陷主要包括几何缺陷和材料缺陷,材料缺陷最主要的形式是分层缺陷。本文通过VCCT数值技术,研究了初始几何缺陷和分层缺陷对外压复合材料圆柱壳承载能力的影响规律,并基于代理模型优化方法建立了外压圆柱壳折减因子预测新方法。本文方法具有较强的缺陷覆盖性和设计的鲁棒性。本文的具体研究内容如下:(1)基于B-R准则建立了判定外压失稳的方法,获得了复合材料圆柱壳完美结构的极限载荷。通过向完美圆柱壳中引入单点凹陷缺陷、多点凹陷缺陷、模态缺陷以及实测缺陷分析了复合材料圆柱壳的几何缺陷敏感性。(2)利用有限元软件ABAQUS建立了预置分层复合材料圆柱壳的有限元模型。基于VCCT数值技术模拟分层损伤扩展行为,研究了分层尺寸、分层高度位置、分层厚度位置对圆柱壳承载能力的影响规律,分析了考虑分层扩展和不考虑分层扩展对圆柱壳承载能力的影响差异。(3)基于代理模型优化方法建立了外压折减因子预测新方法,该方法能够包络材料缺陷和几何缺陷对圆柱壳承载能力的影响。相比NASA SP-8007和ASME 2007外压圆柱壳设计准则,本文方法能在一定程度上提高折减因子的取值,且这种提高不是冒进的。本文方法对于外压圆柱壳折减因子的预测精度高于现有方法。