无缆水下机器人（AUV）是一种综合了人工智能和其他先进计算技术的海洋装备,在军事和民事领域都有着广阔的应用前景。耐压壳体轻量化可以减少能耗,提升AUV的续航能力,在保证耐压壳体安全性能的同时又实现轻量化对于AUV的发展有着重要的促进意义。本文基于有限元方法和代理模型理论,对AUV耐压壳体进行了优化设计,并在此基础上基于统计学原理进行了强度可靠性分析,最后对所设计的轻质耐压壳体进行了装配。本文的主要研究内容包括:（1）提出类波纹板夹层圆柱壳中部耐压壳体模型。根据中部类波纹板耐压壳体设计变量与质量和最大von-Mises应力的响应面模型,得到了以质量为目标函数,最大von-Mises应力和变量取值范围为约束条件的优化数学模型。分析了设计变量对于目标和约束函数的影响规律。考虑随机因素的影响,建立了优化后模型的结构应力-强度干涉模型,对其进行了静力学强度可靠性分析。（2）将格栅结构应用艏部耐压壳体,建立了格栅夹层艏部耐压壳体模型。基于有限元方法和精度可靠的BP神经网络代理模型,得到了以艏部模型的质量和最大vonMises应力为目标函数的多目标优化数学模型。通过遗传算法求解得到了最优解,分析了设计变量对于目标函数的影响规律。分析了随机因素下优化后轻质格栅夹层艏部耐压壳体最大von-Mises应力的统计规律。并依此获得了艏部耐压壳体的强度可靠性分析模型,应用联合积分法得到了优化后格栅夹层艏部耐压壳体的可靠度和失效率。（3）在对格栅夹层艉部耐压壳体简化和格栅参数灵敏度分析的基础上,基于Kriging代理模型建立了以艉部耐压壳体质量和最大von-Mises应力为目标函数的多目标优化数学模型。通过NSGA-II算法求解得到了Pareto解集,并分析了格栅参数变量对于质量和最大von-Mises应力的影响规律。最后使用ANSYS Workbench对优化后艉部耐压壳体进行了可靠性分析,保证优化后耐压壳体的安全性能。（4）根据设计和工作要求将楔环连接应用于所设计耐压壳体之间,并对装配下楔环连接处强度进行了校核。通过理论计算和有限元方法对O型密封圈的密封性能进行了研究,分析了安装时预压缩量对于密封性能的影响规律。对装配完成整体耐压壳体进行了强度和屈曲变形校核分析,保证了所设计轻质耐压壳体的安全性。本文对324型AUV耐压壳体进行了轻量化和结构静力学可靠性分析,为压力壳体轻量化设计提供了参考和技术支持。