本文以某自行火炮为研究背景,利用非线性有限元和拓扑优化方法对某履带式自行火炮的静动刚强度进行设计计算及优化分析,主要工作包括：(1)以非线性有限元理论为基础,构建非线性有限元静力学和动力学方程,分别介绍了几何非线性以及材料非线性条件下有限元方程的数值求解方法。结合履带式车辆的结构特点,讨论了有限元网格划分的技术与方法(2)根据有限元建模的模块化思想建立各组成系统的有限元模型,包括行走系统、悬挂系统、防护系统、炮塔、摇架以及炮身的有限元建模；以土壤弹塑性变形的理论为基础,根据南京某土样的三轴剪切破坏实验数据,建立了土壤的非线性有限元模型；对履带与土壤的接触非线性、履带行走系统的接触非线性、悬挂系统的几何非线性、身管与摇架的接触非线性等进行了建模。(3)对悬挂系统进行静态有限元分析,获得了悬挂系统的等效刚度,并与传统设计理论的计算刚度进行了对比；针对六种射击工况,对整车在冲击载荷作用下的静态刚强度进行了数值仿真,根据应力位移云图确定底盘的薄弱区域；建立了三种典型发射阵地的土壤模型,对履带式自行火炮的动态特性进行了数值计算,分析了不同阵地土壤对炮口扰动的影响规律。(4)在有限元计算分析基础上,利用拓扑优化和尺寸优化相结合的方法对底盘进行了优化设计,在整车静动态刚强度不降低的前提下使底盘减重达到12.6%,拓扑优化效果明显。本文研究取得的成果对履带式车辆的结构设计具有一定的参考作用。