随着科学技术和当代作战环境的变化,无人炮塔因其在防护性和机动性方面的良好优势而快速发展起来。炮塔塔体结构与受弹性能有着莫大的关系,因此如何设计塔体的结构成为了炮塔设计的重要话题。除此之外,炮塔塔体由于需要承担射击过程中强大的冲击载荷,因此在满足防护功能之前,需要先满足强度和刚度设计上的要求,不能出现破坏、失效以及振动、变形等现象。本文以无人炮塔塔体的结构设计和轻量化设计为目标,将结构优化方法同时引入结构和减重设计,得到了较为理想的炮塔塔体。论文主要研究工作如下:1.分析炮塔塔体的功能作用及其设计要求,结合塔体外形的发展趋势,提出运用引入滤波函数的变密度法对其进行结构设计的方案;对结构优化技术进行简要介绍,并着重分析了其中的拓扑优化和尺寸优化,基于此提出炮塔塔体的结构轻量化方案。2.将拓扑优化引入炮塔塔体的概念设计阶段,通过初步设计计算,得到了符合防弹要求的结构外形;引入不同滤波函数,对比了其在塔体优化过程中对数值不稳定现象的抑制作用,结合优化结果,得到了较为合理的塔体结构,同时得到了灵敏度滤波器和灰度滤波器的综合使用在炮塔塔体优化设计中的成功应用经验。3.验证了有限元分析与外形设计的交互过程在改善炮塔塔体结构方面的应用,通过分析发现设计不合理的地方进而返回重新设计,直至得出较为合理的结构。在此基础上对模型进行进一步的静力、模态以及瞬态动力学分析,通过分析可以更深入地了解无人炮塔塔体的性能和特点,为下一步优化提供数据支撑。4.以减轻无人炮塔塔体质量为目标,以动力学和静力学分析结果为基础,对其护板和耳轴架分别进行尺寸优化和多工况拓扑优化,根据分析结果对优化后的塔体模型进行重新建模,并通过优化前后模型的质量以及各项参数的对比检验轻量化效果。通过对无人炮塔塔体的结构设计和轻量化研究,得到了较为合理的塔体结构,同时得出了结构优化方法在该类产品中的成功应用经验,对改进同类产品的设计流程具有参考意义。