作为先进的数字化技术，CAD和CAE已被广泛应用于工程设计，CAD/CAE一体化设计逐渐成为未来工程技术领域的重要发展趋势。本文以模块化设计为指导思想，将某型捆绑火箭整体结构分解成多个相互关联的构件，分别建立了火箭各主要构件及整体结构的CAD参数化建模模板和CAE分析模板，在此基础上，对火箭主承力壳体结构进行了优化设计。主要研究内容如下：介绍了数字样机技术的概念，功能特点以及在国内外飞行器一体化设计中的应用现状，并对其未来发展趋势进行了简单分析。提出了基于构件的CAD建模技术。针对捆绑火箭的构型特点，结合工程实际，制定了CAD建模规范，提出了火箭各构件和整体结构的CAD参数化建模模板实现方案。建立了火箭贮箱、助推器、整流罩等主要构件的参数化模板，实现了火箭整体结构CAD模型的装配。同时，将捆绑火箭CAE分析所需要的相关信息也集成到了CAD模型。提出了基于模板的CAE分析技术。基于SimXpert软件，开展了有限元模型网格质量检查、评估及自动修正技术研究。在此基础上，建立了捆绑火箭各主要构件和整体结构的CAE分析模板，实现了有限元前后处理、计算求解等过程的自动化。提出了CAD/CAE一体化结构优化技术。基于ModelCenter软件，集成PRO/E、Patran和Nastran软件，通过试验设计和灵敏度分析，实现了捆绑火箭主承力壳体结构的优化设计，使其在满足结构静强度的条件下，达到了结构减重的目的。本文提出的捆绑火箭CAD/CAE一体化设计方法可应用于其他飞行器结构设计和分析中。