本文应用有限元法建立基于弹炮耦合作用下的某大口径牵引火炮参数化模型,并通过灵敏度分析与优化设计、信号特征提取等方法对火炮结构参数匹配进行研究,寻找结构参数与炮口响应之间的规律,为火炮结构参数的深入研究提供必要的指导与技术支持。研究内容包含以下几个方面：(1)采用刚柔混合有限元建模方法,建立了基于弹炮耦合作用下的牵引火炮动力学有限元模型,并利用隐式与显式两种求解器各自的优势模拟火炮整个发射过程。在此基础上,通过修改建模过程中所对应的脚本文件,实现了火炮模型的参数化。(2)在合理选取牵引火炮结构参数基础上,以炮口线速度与角速度表征炮口扰动程度,建立目标函数,通过表征量的一阶差商大小来反映灵敏度大小,获得各因素对炮口扰动的影响程度及规律,找出影响较大的结构参数,为进一步对炮口扰动优化提供依据。(3)建立了表征炮口扰动程度的优化设计数学模型,同时考虑寻优效率及计算精度,使用近似模型替代原始全炮有限元参数化模型,选用多岛遗传算法(MIGA)进行寻优计算,优化求得炮口扰动目标函数最优解,经对比分析,达到了优化目的。(4)为了能够全面获得火炮各结构参数与弹丸膛内发射过程的内在联系,通过离散小波分解与小波能谱熵指标相结合的方法对炮口角速度信号进行时频分析,并生成5尺度下的小波分解灰度图及小波能谱熵图来提取响应信号特征,更直观的描述火炮发射过程中输入参数与输出响应之间的关系。上述研究工作对火炮系统的结构优化设计及方案修改等方面具有一定参考与指导意义。