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针对火炮的多射角工况特性，建立火炮上架结构的有限元模型，依据火炮发射时上架的结构受力特性及其技术设计要求，对其进行静态刚强度分析，在此基础上以提高上架刚度为目标，先运用拓扑优化方法寻求上架的最佳材料分布，确定加强筋的合理布局，再运用尺寸优化方法对上架进行详细设计，获取最终的结构优化方案。优化后多射角工况下左右耳轴中心位移显著减小，最大减小比率为32.61%，同时结构质量减小了1.42%，达到了提高上架刚度的优化设计目标。