随着优化设计方法和虚拟仿真技术的飞速发展,工程结构在规定时间内抵御干扰因素影响,满足自身设计的性能质量指标的能力越发得到重视。传统结构优化设计中将参数视为确定可控的变量,干扰因素造成的产品质量的不确定性往往在工程结构使用过程中被忽视。稳健性设计方法相比于传统结构优化设计,将不确定因素以随机变量的形式应用在实际工程设计中,得到安全性、适用性和耐久性更强的工程结构,稳健性设计逐渐成为结构设计的热点问题。本文基于大连理工大学自主研发的通用多学科优化集成软件SiPESC.OPT,结合平台强大的基础算法功能进行稳健性设计软件模块研发工作,先后完成了田口稳健性设计、Sobol试验设计、结构可靠度计算和稳健性优化功能的实现。对比商业软件,运用典型数值算例以及工程支架、发动机连杆和航天结构等工程应用案例完成了对各个软件模块计算准确性和高效性的验证。田口稳健性设计模块研发过程中,结合试验设计和计算盒子模块,提供控制因子和噪声因子不同试验设计方法的选择。结构可靠度计算模块提供了显式和隐式极限状态函数问题不同的可靠性分析方法,分别实现了基于蒙特卡罗模拟和一次二阶矩法的数值问题计算,以及基于蒙特卡罗模拟和响应面法的隐式极限状态函数问题应用。稳健性优化模块支持多种确定性优化算法和可靠度计算模块的联合优化。丰富的接口设计展示了SiPESC稳健性设计模块的便捷性、多功能性和高集成性。最后本文将提出的稳健性设计软件模块推广运用在航天加筋薄壁柱壳结构中。通过航天结构的参数化建模、模型初始状态动特性分析、灵敏度分析选择可靠度计算参数、不同算法的可靠度计算、以及最终的稳健性优化设计实现了完整的工程结构稳健性设计流程,展示了SiPESC软件平台的高度集成化在实际工程应用中的准确性和高效性,肯定了本文软件研发工作的实际工程应用意义。