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在有限元数据基础上，建立人工神经网络，对固体推进剂药柱头部应力应变响应进行内插值预测。以人工神经网络输出的粘接处最大应力σ和应力释放槽顶部两处圆弧处的最大应变ε1、ε2为优化目标，运用遗传算法对药柱应力释放槽结构进行单目标和多目标优化，并获得一个优化设计方案。结果表明，经过训练的人工神经网络能够准确地映射药柱头部的应力应变与应力释放槽结构尺寸之间的非线性关系，且多目标优化设计方案优化效果显著，比单目标优化设计方案更具可行性。该方法对固体推进剂药柱应力释放槽设计具有参考价值。