随着航空航天领域的高速发展,复合材料的需求量愈来愈大,要求也愈来愈高。网格承力筒作为主承力结构广泛应用于航空航天结构中,目前现役的火箭型号中80%的火箭舱段结构采用网格承力筒,因此关于网格承力筒的研究有重要的工程意义。本文通过理论推导、数值仿真、实验验证相结合的方法从多角度对网格承力筒力学性能进行研究。通过等效连续介质法推导了环筋厚度和螺旋筋厚度不等厚承力筒的刚度公式,通过仿真验证理论公式的准确性。根据承力筒轴压失效公式,分析承力筒几何参数尺寸对应的失效模式与结构的承载性能。推导了Kagome承力筒网格密度表征方法,分析密度表征下的结构失效模式,并绘制密度表征失效机制图。推导了Kagome承力筒网格高度表征方法,并绘制高度表征下的失效机制图。通过缩比件实验对结构整体压缩性能进行测试,同时验证仿真方法的合理性。通过数值仿真计算了网格承力筒在使用过程中的四种受力工况,工况一和工况二为侧壁连接件轴向、径向拉压载荷工况,工况三和四为环向连接件轴压载荷工况。得到四种工况下结构的受力特点及破坏时对应的应力应变,根据最大应力准则和最大应变准则分析,完全满足各使用工况,验证了网格承力筒的应用可靠性。基于Abaqus软件Python语言建立了复合材料网格承力筒的快速建模方法,分析网格承力筒构型、倾斜角度、宽高比、筋条数目等结构几何参数对整体结构性能的影响规律,以此验证网格承力筒的设计合理性。结构参数性能分析为优化提供设计思路,为失效模式的分析提供依据。受Euplectella Aspergillum生物结构的启发,在几何参数性能最优的基础上进行层级设计,采用多级加纵筋结构,获得强度更高、刚度更大、更轻量化的力学性能,提高结构的整体刚度和局部抗弯刚度,抵抗结构失稳。通过对比分析得到多级加纵筋结构的普遍设计规律。分析发现多级加纵筋结构可以降低缺陷敏感性,提高结构抗缺陷能力,提升结构可靠性,这对于网格承力筒的实际应用有重要意义。通过改变主筋条截面进一步提升结构的承载性能和抗缺陷能力。