大口径火炮由于装药量的增加,弹丸质量的增大,使得身管内膛承受更为恶劣的载荷作用,内膛结构对身管寿命及射击精度有着重要影响。论文以某大口径火炮为研究对象,研究身管内膛结构优化方法,利用有限元数值仿真技术及现代优化设计理论,对某大口径火炮身管内膛结构进行了优化设计。本文主要研究内容和结论如下:（1）基于有限元软件ABAQUS二次开发技术,提出了一种基于Python语言精确控制身管单元节点偏移的线膛身管有限元参数化建模方法,利用ABAQUS/Standard与ABAQUS/Explicit求解模块,采用ALE网格自适应技术控制网格的畸变,以膛线结构参数为变量,编写弹炮耦合有限元模型的参数化脚本程序,建立了某大口径火炮身管弹炮耦合参数化有限元模型,奠定了身管内膛结构优化的基础。（2）基于多目标优化设计理论,利用弹炮耦合有限元参数化模型,建立ABAQUS有限元仿真软件与多学科优化设计软件Isight的联合优化流程。采用最优拉丁超立方试验设计方法建立膛线优化响应面模型,根据膛线结构优化变量、约束条件,以膛线导转侧作用力峰值和弹丸起始扰动均趋于最小化作为优化目标,建立膛线多目标优化数学模型,最后运用NSGA-Ⅱ多目标优化算法,对身管膛线进行优化计算,得到膛线优化Pareto前沿解集。通过分析选取合适的优化结果,得到某大口径火炮身管最优膛线结构。（3）基于弹炮耦合有限元数值仿真理论,建立某火炮弹炮耦合有限元挤进模型,采用Fortran编程语言,编写出弹带挤进过程摩擦子程序VFRICTION,利用ABAQUS/Explicit模块,数值仿真获得挤进过程各能量组成,根据能量守恒定律,分析了挤进过程能量转化与耗散规律。根据坡膛锥度取值范围,建立了不同锥度坡膛的挤进模型,研究了坡膛锥度与最大耗散功率之间的关系,以耗散功率最大值趋于最小化为优化目标,采用线性加权法建立坡膛优化评价函数,运用遗传算法对坡膛结构进行寻优,得到某大口径火炮身管最优坡膛结构。