具有空间点阵的复合材料格栅结构（AGS）是一种新型高效的结构形式，相比传统复合材料结构在轻质化、功能化方面具有多项潜在优势，在航空、航天工程中具有广阔的应用前景。该结构形式自上个世纪90年代由斯坦福大学提出以来，美、俄等航天大国的科研单位对其进行了大量研究，取得了一系列研究成果，并在航空航天飞行器上成功应用。　　飞行器结构在追求轻质化、功能化为目标的同时，还应具有高可靠性、低成本和短地面准备周期的特点，对结构技术和健康监测技术都提出了更高的要求。针对传统检测技术存在耗时长、成本高的缺点，斯坦福大学 Chang等人提出了面向结构健康的载荷反演的概念，该技术是要将载荷的反演和损伤的监测集成化，在损伤监测的同时对其载荷环境进行监测，以此提高结构健康监测的效率，缩短地面准备周期，降低维护成本。　　基于以上两点，本文在国防预研基金的支持下，对复合材料格栅结构及其面向结构健康监测的载荷反演技术进行了研究，围绕这一主线，开展以下几个方面的工作：　　1、深入研究了复合材料格栅结构的制造工艺与设计方法，基于拉挤－互锁格栅工艺，建立了一个复合材料格栅结构的制作演示，在对加帽增强格栅工艺进行研究的基础上，提出了蒙皮增强和“T”型增强两种工艺改进方法。借助有限元自动生成软件 FEPG，编制了独立运行的有限元程序，考虑结构的力学性能、工艺与成本等因素，确定了平板型复合材料格栅结构几何参数的初步设计准则。　　2、考虑AGS相对复杂的结构形式和面向结构健康监测的载荷反演中载荷位置的未知性，本文将最优控制的思想应用到 AGS的载荷反演中，构造了一个最优化模型和误差性能指标 J表征正向模型响应与实际响应输出的差，将问题的求解转换成误差性能指标极值条件的获取，应用平滑算法和模态跟踪算法实现了问题的求解，并通过算例研究了两种算法作为反向求解器的优劣。借助分布式响应的功率梯度云和误差性能指标极值点的线性搜索，提出了一套由粗到精的载荷定位方法，实现了载荷位置和载荷时程的同时确定。文章还对反演过程中适定性问题进行了讨论，并对误差的性质和来源进行了分析和讨论。研究表明应用最优化方法的载荷反演理论在确定复合材料格栅结构的外载时具有较高的精度，突出的优势是避免了传统载荷反演技术中复杂的传递函数构造和卷积求解，实现了载荷位置和时程的同时确定，变换正向响应模型还可以将该方法应用于其他反问题的求解。　　3、应用最优化方法的载荷反演在实现过程中一个重要的核心技术是正向响应模型的构造，正向响应模型的好坏直接决定着计算的精度与计算的效率。本文基于均匀化理论和Smear方法，改进了复合材料格栅板结构的等效刚度模型，应用非对称 Whitey理论建立了横向载荷作用下复合材料格栅结构的正向响应模型，给出了模型的状态空间表达式，并对模型中截断阶数、时间步长等对计算精度的影响进行了研究。实验和算例研究表明本文所建立的正向响应模型计算快捷，具有较高的精度，为载荷反演和动态优化这类需要多重迭代计算的问题求解提供了新思路。　　文章最后针对一个菱形格栅板结构和WIM的动态载荷时程反演和定位进行了实验研究，对本文所提出的理论和方法进行验证。在结论部分对全篇的研究内容进行了总结，并提出了进一步工作的展望。