履带式车辆在各行业中得到广泛地应用,尤其是在军事领域中发挥着至关重要的作用,履带式车辆的发展水平间接地反映了各国国防军事实力。同时,作为军事装备的重要战术技术指标,装备轻量化是提高军事装备作战能力和战术机动性的重要途径。近年来,复合材料凭借其材料性能与重量优势,被越来越广泛地应用于武器装甲的制作中。本文以军用履带战车为研究对象,构建虚拟样机对其几种典型工况进行多体动力学分析,并利用有限元方法对其各工况下的状态进行静力学分析,探讨白车身材料替换以及变截面设计后履带车辆整体静态性能的变化。首先,本文阐述了轻型材料在履带车辆中的应用现状,并详细介绍了变截面设计的研究现状。对履带车辆的运动原理、行走系统的运动学进行了分析,系统全面地说明了车身刚强度有限元方法的理论基础,并具体介绍了本文分析所需要的有限元软件。然后,结合履带战车项目,利用RecurDyn软件构建履带式战车行走系统的多体动力学模型。结合基于UG的车身简化模型,构建了虚拟数字化的履带车辆样机电脑模型。在RecurDyn环境下建立虚拟路面,完成履带车辆爬坡工况、越壕沟工况、过垂直障碍物工况,共三种典型工况的仿真工作。分析得到,履带车辆能够达到越野能力的设计要求。最后,根据UG三维零件数字模型,经过曲线修正和曲面重构等几何修正后,主要采用壳单元,在HyperMesh中构建车身的详细有限元模型,并根据真实工况创赋予车身材料属性、设置其边界条件。根据履带式车辆实际情况的受力条件,将Optistruct求解器用于分析不同极端条件下车辆的静态性能。结果表明,车身在各工况下拥有良好的静态特性,但是存在性能过剩的问题,可以对履带车辆进行优化设计。采用复合材料对履带车辆车身进行材料替换,并对原车型进行拓扑优化以指导车身变截面设计,来实现整车减重的目的。通过对比优化前后车身性能,优化后的车身在整体质量减轻的情况下,静态特性依然保持良好。因此,该优化设计具有可行性。