复杂薄壁结构因具有轻质、高承载等性能优势,被广泛地应用于燃料贮箱、尾喷管等航空航天结构中。该类结构形式复杂、结构细节丰富、精细有限元模型规模巨大,导致动力学分析极其耗时,严重制约结构动力学优化与模型修正的效率。现有模型降阶方法能够有效减少动力学分析的计算量,但仍无法满足复杂薄壁结构动力学优化与模型修正过程中,对于整体模态与呼吸模态的精准捕捉、目标频段内频响函数的高精度预测、以及不完整试验模态条件下模态准确识别等需求。因此,本论文围绕复杂薄壁结构,开展了面向动力学优化与模型修正的高保真模型降阶方法研究。首先,提出了基于多项式及梁单元形函数的物理模型降阶方法,建立了适用于精准捕捉薄壁结构整体模态和呼吸模态的高保真降阶模型。其次,针对薄壁结构谐响应分析和优化效率低的问题,开展了基于二阶Arnoldi（Second-order Arnoldi,SOAR）算法的模型降阶方法研究,提出了一种新的自适应降阶策略,实现了目标频段内结构频响函数的高精度预测,并在此基础上建立了基于自适应降阶模型的谐响应优化设计框架,提高了复杂薄壁结构的谐响应优化效率。最后,针对周期性薄壁结构有限元模型修正中不完整试验模态导致的模态识别困难,开展了基于本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition,POD）技术的模型降阶方法研究,提出了基于静位移场的POD基构建方法和基于序列加点技术的减缩基矩阵更新策略,降阶模型可自动筛选出与试验模态相匹配的数值模态,有效解决了有限元模型修正过程中不完整试验模态导致的数值模态识别困难。本文主要内容如下:（1）针对薄壁结构的模态分析及优化效率低的问题,提出了基于多项式及梁单元形函数的物理模型降阶方法。首先,针对含规则截面的薄壁结构,通过多项式将全阶模型截面上的有限元节点位移凝聚到该截面的形心,快速建立了用于模型降阶的减缩基矩阵。然后,引入梁单元形函数进一步改进了基于多项式模型降阶方法,这一改进解决了基于多项式模型降阶方法对于几何形状复杂模型建立减缩基矩阵维度过大的问题。最后,为评估降阶模型的计算精度,提出了改进的模态置信准则来衡量降阶模型和全阶模型模态的相似程度。数值算例表明了建立的降阶模型能高效高精度地捕捉到结构的整体模态与呼吸模态。（2）针对薄壁结构谐响应分析及优化效率低的问题,开展了基于SOAR算法的自适应模型降阶方法研究。提出了一种基于二分法和交叉验证策略的自适应确定展开频点数和正交基阶数的方法,以较少计算量建立了高保真降阶模型,实现了频响函数的高精度预测。在此基础上,建立了基于自适应降阶模型的谐响应优化设计框架。相比于全阶模型,该框架表现出更优异的谐响应优化效率。（3）针对周期性薄壁结构有限元模型修正中模态识别困难的问题,开展了基于POD技术的模型降阶方法研究。首先,提出了基于全阶模型静位移场的POD基构建策略和基于序列加点技术的POD基更新策略。然后,建立了基于降阶模型的“离线-在线”有限元模型修正框架。该框架可自动筛选出与试验模态相匹配的数值模态,有效解决了不完整试验模态引起的模态识别困难,提高了该类型结构有限元模型的修正效率和精度。