本文以某科研项目为背景,针对迫击炮靶场射击试验过程中多次出现迫击炮弹尾翼颈部折断现象,利用动态非线性有限元法以及多目标结构优化算法对膛内振动特性进行了分析研究,所做的主要研究工作如下：(1)利用Hypermesh软件对迫击炮炮身、座钣、炮架及迫击炮弹等结构进行网格划分,建立各部件之间的连接关系,完成全炮结构有限元模型的建立。(2)基于有限元模态分析原理和步骤,以迫击炮全炮为研究对象,在Abaqus软件中建立迫击炮模态分析有限元模型,采用Lanczos方法计算了弹丸位于身管的尾部、中部和炮口三个不同位置时全炮自由模态的固有频率和振型,并与发射载荷的频谱分析图进行了对比。(3)基于动态非线性有限元理论,建立了考虑弹炮间接触碰撞的全炮动态非线性有限元模型,利用Abaqus/Explicit显式求解器求解迫击炮发射过程,获得了弹丸初速以及炮口和弹丸扰动,在此基础上研究了不同弹炮配合间隙和土壤特性对尾翼动态强度和过载的影响。(4)基于参数化结构优化方法,以弹炮配合间隙为设计变量,建立弹炮配合间隙参数化有限元模型。以弹丸起始扰动的位移、角位移和角速度为优化目标,利用Isight优化软件,结合多目标优化算法进行了优化分析,得到一组相对最优配合间隙值,为迫击炮弹丸与身管的匹配设计提供一定参考依据。