本文以大口径尾翼稳定脱壳穿甲弹为研究对象,针对一种新型弹芯结构的穿甲弹,进行了威力、强度计算和模态分析,并根据计算结果对结构进行了优化;对国产碳纤维/环氧复合材料弹托穿甲弹进行了发射强度数值模拟和结构优化。本文采用数值仿真与实验研究相结合的方法,应用ANSYS/LSDYNA分析软件,建立了100mm伸出式穿甲弹的有限元模型。对伸出式弹芯的威力进行了数值模拟,论证了伸出式弹芯较杆式弹芯的威力增益接近30%,最佳内外径比在0.55～0.65。模拟计算了伸出式穿甲弹的发射强度,通过分析发现存在的强度问题,根据强度计算的分析结果,对结构进行了多方案优化,最终使设计的伸出式穿甲弹结构很好的满足了发射强度。考虑穿甲弹发射时的振动问题,应用ANSYS分析软件,对其进行了模态分析,计算出了整弹在膛内发射过程中以及弹芯飞行过程中的振形和固有频率。依据威力、强度、振型的模拟计算对结构进行了多方案的优化,最终设计出了威力增益大、满足发射强度且振形和固有频率满足要求的伸出式穿甲弹结构。为伸出式穿甲弹的结构设计和优化提供了一定的参考依据。应用ABAQUS分析软件,建立了125mm碳纤维/环氧树脂复合材料弹托穿甲弹的有限元模型,通过数值模拟计算了复合材料弹托穿甲弹在发射时的强度,找出了复合材料弹托存在的强度问题,对结构进行了多方案优化和模拟计算,并结合试验进行研究,对失效原因进行了分析。