轻型水下机器人能源供给主要由自身携带的充电电源提供,为了在一定能源供给条件下延长最大巡航时间和提高负载能力,要求水下机器人耐压壳体在满足强度和稳定性的前提下实现轻量化,对水下机器人耐压壳体进行结构优化十分重要,寻求质量最小时耐压壳体结构参数,并且要对优化后耐压壳体进行全面强度分析,包括舱段耐压强度分析、舱段稳定性分析、舱段模态分析、起吊组件强度分析。本文基于有限元法,利用有限元分析软件ANSYS对轻型自主水下机器人耐压壳体进行结构优化与分析,主要内容如下：(1)轻型自主水下机器人耐压壳体优化优化过程分为初步优化和最终优化,初步优化包括水下机器人耐压壳体材料优化和初步结构优化,材料优化是寻求满足使用条件并综合材料加工性能、成本等因素选用最合适的制造材料;初步结构优化改变耐压壳体原有筒体结构,改为有环肋加强的圆柱形耐压壳体；最终优化为了确定耐压壳体质量最轻时壁厚与加强环肋尺寸。各舱段耐压壳体分为筒体部分与楔环连接部分,由于二者设计与校核准则不同,故对这两个部分分别优化：a.楔环连接结构优化本文基于响应面法对潜水器楔环连接结构优化,结合3种试验方法对楔环连接结构4个参数组合进行试验,利用有限元分析软件ANSYS求解楔环连接结构应力与质量试验响应数据,对试验数据进行二次响应面拟合,优化约束条件为结构满足应力要求,优化目标为结构质量最小。将利用不同优化算法得到的优化结果对比最终确定优化结果。b.舱段耐压壳体结构优化本文基于响应面法对水下机器人耐压壳体结构优化,以耐压壳体结构5个尺寸为优化变量,借助ANSYS求解结构应力响应数值,利用组合试验缩小优化变量范围后进行响应面试验设计,优化约束条件为耐压壳体强度和稳定性满足要求,目标函数为壳体质量最小,利用Design-Expert软件进行响应面优化求解,将其优化数值与利用1stOpt数值计算软件得到优化数值对比最终确定优化结果。(2)轻型自主水下机器人耐压壳体强度分析对优化后的耐压壳体要进行全面的强度复核,复核内容包括：a.耐压强度分析利用有限元分析软件ANSYS模拟真实工况(200m潜深),得到水下机器人分段耐压壳体应力分布云图,根据《潜水系统和潜水器入级与建造规范》对壳体耐压强度校核。b.稳定性分析利用有限元分析软件ANSYS对分段耐压壳体进行线性屈曲分析,将模拟数值与理论计算数值比较,得到更加精确的屈曲分析结果并根据《潜水系统和潜水器入级与建造规范》对壳体稳定性校核。c.模态分析模态分析主要为了得到壳体固有频率,将固有频率与工作海域海浪频率值对比,避免壳体固有频率与海浪频率接近而发生共振,同时得到模态振型,起吊装置安置部位应避开壳体变形过大的位置。d.起吊组件强度分析起吊工况下,起吊抱箍和起吊梁承受水下机器人全部重量,需要分析起吊工况下起吊组件强度,包括起吊抱箍、起吊梁和连接螺栓强度分析,其中螺栓强度分析主要通过理论分析,起吊抱箍和起吊梁强度分析利用有限元分析软件得到应力结果。本文对轻型水下机器人耐压壳体进行了结构优化和全面的结构强度分析,为企业在轻型水下机器人结构设计与分析方面提供技术支持。